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納米氧化銅負極材料專題研究

來源: 瀏覽: 發布日期:2019-12-31 11:24:15

  氧化銅作為有前景的負極材料,具有易合成、理論比容量高、安全性高、無毒性、資源豐富、成本低和環境親和性較好等優點,是當前鋰電池負極材料發展的重點方向。氧化銅儲鋰的化學反應式如下: CuO + 2 Li++ 2e-?Cu + Li2O

  目前,對于氧化銅應用于負極材料的研究方向,側重于在堿性條件下制備出三維結構納米氧化銅顆粒以提高與電解質的接觸面積,增加反應接觸面,提高充放電的可逆性,來獲得較高的電容量。納米結構電極還可以使得Li+擴散更容易,反應動力學更快,結構更穩定,適應大的應變而不會嚴重粉碎。

  石墨烯/CuO復合材料制備方法 目前,石墨烯/CuO復合材料的制備是基于三維納米結構材料的制備方法合成的,制備的復合材料中,石墨烯表面上的氧化銅納米顆粒能有效保持相鄰石墨烯片層的分散性,并且石墨烯能預防氧化銅在儲鋰化學反應過程中產生聚集和粉化現象。石墨烯/CuO復合材料主要制備方法有:溶劑熱法、一鍋合成法、微波輻射法、自組裝技術、模板法和溶膠凝膠法等。 1、溶劑熱合成法 溶劑熱合成法是溶劑在高溫、高壓狀態下發生加速離子反應和促進分解的化學反應,是目前石墨烯/CuO復合材料制備常見的方法之一。研究者在硝酸銅水解時加入尿素(CH4N2O)作為發泡劑,以獲得棒狀氧化銅,再加入氧化石墨烯混合攪拌后置于高溫高壓鍋中進行水熱合成反應,制備得到石墨烯/CuO復合材料。多孔結構的棒狀氧化銅均勻依附在石墨烯表面處,CuO納米棒具有蠕狀孔道,加快了活性材料在充放電過程中電子的轉移速度。

  溶劑熱合成法優點是:工藝簡單,反應時間短,制備的復合材料基體分散性好。缺點是:易吸附溶液離子,此外通常在堿性條件下水熱生長納米狀氧化銅,會出現OH-濃度過高的情況,甚至有Cu(OH)2的沉淀產生。 目前,溶劑熱合成法制備石墨烯/CuO復合材料研究方向趨向于在反應溶液中加入一些表面活性劑,減少氫氧化銅絮狀物的出現,同時也可調節不同晶面生長速度,獲得特定結構的石墨烯/CuO納米材料。


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