用于锂电池阳极的多孔纳米结构氧化石墨烯材料

用于锂电池阳极的多孔纳米结构氧化石墨烯材料

由于传统化石能源的不断减少及其使用对环境产生的巨大危害，因此对太阳能、电能等新能源的应用迅速增加，从而增加了储能型电池的需求量，同时也对化学电源的性能提出了较高的要求。储能型电池包括铅酸电池、氢镍电池和锂电池等。锂电池因其具有单体电池电压高、能量密度高、使用安全、可靠性高等优点，而成为了多种储能型电池中发展最为迅速的储能型电池类型。锂电池的性能取决于锂电池材料的可逆脱嵌锂容量，而阳极材料是高容量锂电池开发的主要技术障碍，其也是决定电池安全性能的关键因素。

将阳极材料纳米化能够增强电极的导电性，尤其是在锂电池快速充放电循环过程中能够显著改善其化学反应活性。石墨烯具有优良的电子迁移率、导电率和化学稳定性，被认为是锂电池最具潜力的阳极材料。采用喷雾沉淀法制备具有多孔纳米结构的氧化石墨烯锂电池阳极，可同时实现阳极材料的纳米化和石墨烯的应用。进行具有多孔纳米结构氧化石墨烯材料的制备时，首先将石墨烯浸泡在NaOH溶液中，将产生红褐色沉淀物；之后进行固液分离并进行离心洗涤，此时红褐色沉淀物转化为黄色沉淀物，对黄色沉淀物进行90℃下的真空干燥3h，并在氩气环境下进行冷却，至室温；最后在400℃的管式炉中对冷却至室温的沉淀物高温加热4h，同样在氩气环境下冷却至室温，最终得到具有多孔纳米结构的氧化石墨烯材料。采用碳酸二乙酯（DEC）作为电解质，多孔纳米结构的氧化石墨烯作为阳极材料，含锂过渡金属化合物（钴酸锂）作为阴极材料进行原型锂电池的制造，利用电池检测分析仪对制造的原型电池进行分析，结果验证了锂电池性能的改善，尤其是锂电池电化学阻力显著降低。

刊名：RscAdvances（英）

刊期：2016年第16期

作者：ChandrasekarM. Subramaniyam

编译：王祥