介孔炭包覆石墨烯三明治夹心材料及Li-Se和Li-S电池快充放电性能研究

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可充电式锂离子电池具有很高的能量密度,低的损耗和低的自放电特点,在学术和商业领域都引起了大众的关注,在便携式设备,电动汽车和混合式电动车领域也有很大的应用。在锂离子电池中,电池的正负极材料时锂电池的重要组成部分,对锂离子电池的电化学性能起到非常大的作用。石墨烯是由单层sp2杂化碳原子单层组成,从2004年以来首次被报道独立存在,在力学,热学,电学和其他方面拥有极好的优异性能,并且成为了化学,物理和材料科学等领域争相研究的热点。最近几年来石墨烯作为电极材料在锂电池中的应用也引发了一系列的研究,石墨烯衍生物因其拥有不同的含氧官能团比如氧化石墨烯和还原氧化石墨等可以作为纳米结构物质生长的2D基底,同时制备电极材料,此工作己经大量被开展,取得了一定的进展。以石墨烯为基础的介孔炭包覆材料通过简单的模板法可以制得。以它作为基底材料进行载硒和载硫制成正极材料后作为锂硒和锂硫电池。合成材料则通过X射线衍射仪(XRD),X光电子能谱(XPS),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等进行测试。锂硒电池和锂硫电池的性能通过循环伏安图和充放电曲线和循环图进行测试。电池倍率性能测试结果比较让人满意,在5 C的电流密度下,在电池经过500圈循环后,锂硒电池可以保持在240mA hg-1;而在1C的电流密度下,在电池经过200圈循环后,锂硫电池可以保持在700 mA h g-1。其原因可以归结于石墨烯的高导电性和可以抑制正极材料氧化物的溶解的介孔碳多孔结构。
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