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锂离子电池是一种二次电池,在充放电过程中,锂离子在正负极之间迁移并与正负极材料发生电化学反应。过渡金属氧化物中的氧化铜作为锂离子电池负极材料,具有比容量高(674 mAhg-1)、环境友好、制备简单等优点。但是其较低的电子电导率和充放电过程中较大的体积膨胀问题,严重降低了氧化铜的循环稳定性。为了改善其循环性能,常见的方法是向氧化铜中添加高电子电导率的碳材料,来组成复合电极。但是传统制备过程难以合成氧化铜与碳材料结合紧密的复合材料。本论文采用简单有效的制备工艺,一步法合成了氧化铜与还原氧化石墨烯复合材料,该材料表现出优异的电化学性能,具体的研究内容如下:首先用Hummers法制备了氧化石墨烯,之后以氯化铜作为铜源,以无水乙醇作为还原剂,以氧化石墨烯作为碳源,通过水热反应合成了CuO/rGO复合材料。考察了氧化铜与还原氧化石墨烯的比例对电池性能的影响,研究表明CuO/rGO(25)(rGO是CuO质量的25%)具有最高的容量性能和循环性能。使用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱分析仪(Raman)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、表面电位分析仪(Zeta-potential)来研究CuO/rGO材料的尺寸形貌变化和表面特征,发现不同氧化铜/还原氧化石墨烯的比例会影响材料的尺寸形貌和碳层的厚度。较厚的碳层会增加锂离子的扩散阻力,而较薄的碳层无法有效地抑制氧化铜在充放电过程中的体积膨胀问题。CuO/rGO(25)材料在0.5 C测试条件下,循环100圈后容量仍能保持在550 mAhg-1,电化学活性优异。在合成最好的CuO/rGO(25)材料基础上,进一步通过静电纺丝制备了柔性CuO/rGO膜电极,该柔性膜电极同样表现出优良的电化学性能,在1 Ag-1的测试条件下,循环1000圈后,无明显的衰减迹象。