三維交聯(lián)石墨烯納米纖維的合成及儲鋰性能

計天溢,劉曉旭,趙九蓬,李 垚

(1.陜西科技大學材料科學與工程學院,陜西省無機材料綠色制備與功能化重點實驗室,西安 710021; 2.黑龍江科技大學礦業(yè)工程學院,哈爾濱 150022; 3.哈爾濱工業(yè)大學化工與化學學院,哈爾濱 150001; 4.哈爾濱工業(yè)大學復合材料與結構研究所,哈爾濱 150001)

能源是世界發(fā)展和人類生存與進步的源動力.隨著科學技術的高速發(fā)展,傳統(tǒng)化石能源被過度地開采與利用,并同時不斷向自然界排放污染物,導致環(huán)境污染問題日益嚴重,開發(fā)新型清潔綠色能源刻不容緩[1].在眾多二次電池中,鋰離子電池因具有能量密度高、無記憶效應、環(huán)境污染小等優(yōu)點而備受關注[2],并被廣泛應用于諸多國民生活與軍工領域.

石墨是鋰離子電池中典型的商用負極材料,具有庫侖效率高、循環(huán)壽命長與使用安全等優(yōu)點,但其理論容量偏低,制約了下一代高能量密度鋰離子電池的發(fā)展[3,4].軟碳、硬碳與中間相碳微球等新型負極材料具有更多的活性位點和存儲空間,從而具有較高的儲鋰容量[5～8].與以上碳材料相比,石墨烯具有更大的比表面積,并且對鋰離子擴散傳輸阻礙小,其理論容量(764 mA·h/g)是傳統(tǒng)石墨電極的兩倍[9].已有研究者研究了各種形態(tài)石墨烯的儲鋰性能[10～13].Channu等[14]報道了在不同電極集流體上氧化石墨烯的儲鋰容量,發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯在銅網集流體上的儲鋰容量最高(940 mA·h/g),而在不銹鋼集流體上,電流密度為50 mA/g時的比容量為897.7 mA·h/g,并認為這些電極的高容量來源于它們的……