锂离子电池中石墨烯基金属氧化物负极材料的制备和应

1、文章编号:1001-9731(201408-08013-07锂离子电池中石墨烯基金属氧化物负极材料的制备和应用*黄磊1,2,张艳华2,涂铭旌2,3(1.重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆401320;2.重庆文理学院重庆市高校微纳米材料工程与技术重点实验室,重庆402160;3.四川大学材料科学与工程学院,成都610065摘要:石墨烯是一种单原子层厚度的石墨材料,具有良好的电学、力学和热学性质。其作为锂离子电池电极材料时,能有效提高各项电化学性能,具有良好的应用前景。综述了锂离子电池中石墨烯基金属氧化物负极材料的制备方法,及石墨烯薄片和金属氧化物之间不同的复合结构和强烈的协同作用对提高石墨烯

2、基负极材料电化学性能的作用。关键词:石墨烯;锂离子电池;金属氧化物负极材料;制备;应用1引言石墨烯是由s p2杂化的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料,具有良好的电学、力学和热学性质,是极具潜力的储能材料,也是构建其它维数碳质材料(如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨的基本单元1。自2004年石墨烯被首次发现以来2,由于其多种优异的性能:如拉伸模量(1.01T P a3、热导率(3000W/(mK4、载流子迁移率(15000 c m2/Vs5以及比表面积(2630m2/g6等均比较高,还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和激子带隙等现象7,在电子、信息、能源、环境、生物医药和催

3、化等领域具有广阔的应用前景,因此成为近年来科学界广泛关注的焦点。自1958年美国加州大学首先提出了锂、钠等活泼金属做电池负极的设想后,人们已经开始广泛地对锂离子电池进行研究。锂离子电池是L i+从正负极材料嵌入和脱逸的一种可充放电的高能电池。充电时,L i+从正极脱出经过电解质嵌入负极,同时电子的补偿电荷从外电路供给到负极,保证负极的电荷平衡;放电时则相反。L i+质量很轻,单位质量的电极材料可以储存较多的L i+,所以通常锂离子电池具有较高的能量密度。然而,受限于电极材料的结构与电解质的性能,锂离子电池的功率性能相对较弱,针对动力锂离子电池,这一点表现得尤为突出。如何提高锂离子电池的功率性是

4、当前锂离子电池领域研究的热点,同时也是难点问题。石墨烯薄片的发现对锂离子电池的研究起了巨大的推动作用。完美的石墨烯具有良好导电性8和巨大的比表面积使其成为极具潜力的储能材料9。将金属氧化物纳米颗粒引入到石墨烯表面制备的石墨烯复合材料,由于纳米材料间的协同增效作用使其具有良好的功率特性、较高的能量密度和良好的电化学循环稳定性10,在锂离子电池方面具有广泛应用潜力。2008年,韩国的Y o o等11发现石墨烯作为锂离子电池负极材料时,其比容量可达540m A h/g;掺入C60或碳纳米管后,比容量可分别达784和730m A h/g。W a n g等12用水合肼还原氧化石墨烯制得的石墨烯薄片,经1

5、00次循环后(1C,其比容量仍达到460 m A h/g,表现出较好的储锂性能。此外,大量研究表明,作为电池材料时,石墨烯片层的结构和成分与其电化学性能关系密切13。因此,改变石墨烯片层结构、排列方式和进行石墨烯基材料复合是调控电池材料电子与离子传输能力主要途径之一,也是研究开发石墨烯基高性能电极材料的重要方法。2石墨烯基金属氧化物负极材料的制备及应用在金属氧化物/石墨烯复合材料的制备过程中,石墨烯的化学性能和相容性有利于金属氧化物纳米颗粒在其表面的结合,而通过调节金属氧化物的结构、尺寸和结晶度等可以使整个材料具有很高的电容量。将金属氧化物纳米颗粒引入到石墨烯表面制备的复合材料,由于其特殊的微

6、观结构从而具有很好的化学性质:一方面金属氧化物固定在石墨烯片层上可防止团聚和堆积,提高可利用的石墨烯表面积,使复合物具有更高的电化学性能;另一方面,石墨烯片层支撑金属氧化物,诱使其纳米粒子成核、长大并均匀分散在石墨烯片层表面,以便控制金属氧化物在其表面上的形态。这种复合材料作为锂离子电池负极材料时,所具有的二318黄磊等:锂离子电池中石墨烯基金属氧化物负极材料的制备和应用*基金项目:国家自然科学基金资助项目(21101136;教育部科学技术研究重点资助项目(212144;重庆市自然科学基金资助项目(c s t c2012j j A50037收到初稿日期:2013-07-22收到修改稿日期:20

7、14-02-19通讯作者:张艳华,E-m a i l:z y h c o c o163.c o m作者简介:黄磊(1988-,男,安徽合肥人,硕士研究生,师承涂铭旌院士,从事无机纳米材料研究。维超高比表面积和优异的传输电子性能,能显著改善金属氧化物本身的导电能力并提高锂离子的传输扩散能力,从而提高锂离子电池的充放电性能。金属氧化物/石墨烯复合物具有的完美连接结构是一种极高的电子传输性能网络,能够缩短电子的传输途径;同时由于纳米组分的尺寸效应和界面作用,整个复合物内部还具有很高的协同效应。对于石墨烯基金属氧化物材料的制备以及其作为锂离子电池电极材料的研究具有重要而又深远的意义。图1金属氧化物/石

8、墨烯结构模型(球形为金属氧化物纳米粒子,网线为石墨烯片层F i g 1M e t a l o x i d e /g r a p h e n e s t r u c t u r e m o d e l (b a l l f o r m e t a l o x i d e n a n o p a r t i c l e s ,n e t w o r k f o r g r a p h e n e l a y e r 目前研究的石墨烯基金属氧化物锂离子电池负极材料主要有C o 3O 4/石墨烯、M n 3O 4/石墨烯、F e 2O 3/石墨烯、S n O 2/石墨烯、C u O /石墨烯、T i

9、O 2/石墨烯等几种。不同石墨烯基金属氧化物负极材料具有不同的结构模型(如图1所示,主要有:(a 金属氧化物纳米粒子固定于石墨烯片层;(b 金属氧化物纳米粒子镶嵌于石墨烯片层;(c 金属氧化物纳米粒子包裹于石墨烯片层;(d 两维三明治结构模型;(e 层状模型;(f混合模型以及新兴的结构模型,如直接在石墨烯片上构建或者生长金属氧化物等。这些结构模型不尽相同,但都具有较大可逆容量、比容量和电导率,同时能够有效地缩短L i +嵌入/脱出的路径。2.1C o 3O 4/石墨烯负极材料制备及应用C o 3O 4的理论容量约为890m A h /g ,为石墨的两倍,是一种理论容量很高的过渡金属材料,符合未

10、来能量存储系统的要求。遗憾的是其充放电过程中有较大的体积效应,当L i+嵌入和脱出时,会导致容量损失和电极破坏,从而影响充放电循环的稳定性14-15,但其与石墨烯材料复合能够显著提高C o 3O 4的电化学性能16-23。图2C o 3O 4/石墨烯复合材料的合成过程F i g 2T h e s y n t h e s i s p r o c e s s o f C o 3O 4/g r a p h e n e c o m p o s i t e s Z h o n g 等24制备的锂离子电池负极材料是将C o 3O 4纳米粒子固定在石墨烯上来合成的。如图2所示,他们先合成C o (O H 2

11、/石墨烯,经过450煅烧转化为C o 3O 4/石墨烯。表征发现,尺寸约1030n m 的C o 3O 4纳米粒子固定在石墨烯表面时,可以有效间隔分散石墨烯片层,防止其团聚;此外,二维石墨烯片层的柔韧结构及C o 3O 4纳米粒子与石墨烯之间强烈的协同作用能够有效阻止充放电过程中材料的体积变化,同时也阻止了L i +嵌脱过程中C o 3O 4纳米粒子的团聚。所合成的C o 3O 4/石墨烯复合材料作为锂离子负极电池时,经过30个充放电循环,可逆容量仍高达935m A h /g ,为初始容量的82%25。这是由于C o 3O 4纳米粒子和石墨烯薄片的电化学活性被充分的利用,从而能够很稳定地进行L

12、 i +的传输并且提供电能,使其具有很高的导电性、库伦效应、循环性能以及比容量。G i l -P y o K i m 等26一步合成的C o 3O 4/石墨烯薄膜复合材料是将氧化石墨烯用P E I 修饰,在C o 前驱体作为阴极条件下进行电共沉积,得到无定形的C o 3O 4/石墨烯薄膜,这种薄膜作为锂离子负极材料时具有高循环性。W a n g 等27在回流条件下原位液相合成了C o 3O 4/石墨烯复合材料。在合成过程中,氧化石墨烯转变为石墨烯,同时C o 2+盐转变为C o 3O 4插入石墨烯片层中。装配成电池时,其初始的可逆电容量为722m A h /g,电化学性能优异。T a o 等2

13、8通过溶剂热法合成的C o 3O 4纳米棒/石墨烯纳米复合物用于锂离子负极材料时表现出循环稳定性、高可逆容量和超高的比4108 02014年第8期(45卷容量,经过40个循环,在100和1000m A /g 电流密度下,比容量仍能分别保持1310和1090m A h /g 。C o 3O 4/石墨烯复合材料所具有的优异的电化学性能主要依靠复合物特殊的一维结构,该结构能阻止C o 3O 4纳米粒子团聚并减少石墨烯片层交联,从而利于锂离子分散和电子传输。总体来说,尽管不同方法合成的C o 3O 4/石墨烯复合材料有着形貌、结构以及电化学性能的差异,但都具有高容量、高电导率的特点,在锂离子电池上的应

14、用前景广阔。2.2M n 3O 4/石墨烯负极材料制备及应用M n 3O 4的理论容量很大,约为936m A h /g 29-30,但由于其较差的导电性(约10-710-8S /c m 限制了它的实际容量,即使通过C o 掺杂,其容量也低于400m A h /g ,相比理论容量低很多,因此,目前对于M n 3O 4作为负极材料的研究很少。将M n 3O 4纳米粒子通过电连接31至某种潜在的导电基体上,可以提高M n 3O 4的实际容量。经研究,以石墨烯为基体可以显著提高M n 3O 4的实际容量。Wa n g 等32使用液相合成法制备了M n 3O 4/石墨烯复合材料:在氧化石墨烯悬浮液中加入

15、M n (C H 3C O O 2,加热至80使氧化石墨烯表层上获得少量均匀致密的细小单晶前驱物纳米粒子,随后通过水热反应得到均匀分散在R G O 片上的晶体M n 3O 4纳米粒子,尺寸约为1020n m 。将制备的M n 3O 4/石墨烯复合材料与炭黑、P V D F 装配成负极材料,再与L i 箔负极、L i P F 6组装成纽扣电池,测出M n 3O 4/石墨烯复合材料作为负极时的充放电曲线,结果表明该复合材料具有高的容量、比容量及很好的循环稳定性。这种优异的电化学性质是石墨烯的结构和直接生长在石墨烯片上的M n 3O 4纳米粒子之前强烈的相互作用导致的,通过石墨烯高导电性的三维网状结

16、构,电荷载体从M n 3O 4纳米粒子到电流收集装置的循环可以快速有效地进行,从而使M n 3O 4电化学活性显著提高。同时,M n 3O 4纳米粒子与石墨烯之间的相互作用能够保证M n 3O 4纳米粒子的高度均匀分散,避免粒子团聚,从而使循环更加稳定。2.3F e 2O 3/石墨烯负极材料制备及应用F e 2O 3/石墨烯材料能够有效提高电极电容以及循环稳定性,因此,也被认为是最有前途的石墨烯基锂离子电极候选材料之一33-34。目前,关于F e 2O 3/石墨烯复合电极材料的制备主要通过气液相界面反应35的方法和对石墨烯片层间36的铁氧化物进行原位还原制得具有交错式结构F e 2O 3/石墨

17、烯负极复合材料。其中,原位还原制得的F e 2O 3/石墨烯负极复合材料循环30次时,复合材料在35m A /g 电流密度下的可逆比容为1026m A h /g ,而700m A /g 电流密度下经过100次循环,可逆比容仍能保持在580m A h /g。Z h u 等37将F e C l 3加入到含有尿素的氧化石墨烯薄片悬浮液中进行均相沉淀,最后通过肼还原后,得到F e 2O 3纳米粒子均匀分散在还原氧化石墨烯表面的复合材料,其作为锂离子电池的负极材料时,在电流密度为100m A /g 下,充、放电容量分别高达1227和1693m A h /g,50个循环周期后,其容量依然高达1027m A

18、 h /g ,甚至在800m A /g 的电流密度下,其放电容量仍旧保持在800m A h /g 。T i a n 等38利用一种简单有效的水热法制备了-F e 2O 3/石墨烯复合材料。通过电镜观察,直径约为70n m 的-F e 2O 3纳米粒子固定在石墨烯片层上;通过电化学测试测得其可逆容量为1050m A h /g,比较复合前,其循环性能和比容量显著得到提高。X i a o 等39在水热合成F e 2O 3/石墨烯复合材料的过程中加入P V P ,搅拌混合,在160下反应12h ,得到石墨烯包裹的F e 2O 3纳米粒子,包裹层厚约为0.27n m (见图3,将该种复合材料装配成电池时

19、,可逆电容达到1005m A h /g。同时,因为这种结构的稳定性也表现出了突出的协同效应,进一步提高其电化学性能。图3F e 2O 3/石墨烯复合材料的S E M 图F i g 3S E M i m a g e s o f F e 2O 3/g r a p h e n e c o m p o s i t e m a t e r i a l s2.4S n O 2/石墨烯负极材料制备及应用S n O 2由于Li +存储理论可逆容量高达782m A h /g,远高于石墨,是一种很好的锂离子电池负极材料40。然而,与其它金属氧化物一样,制约S n O 2应用的主要因素是在L i+嵌入和脱出过程中体

20、积效应(体积增大200%导致的其循环性能较差41。因此,关于S n O 2负极材料的研究,主要集中在如何通过控制负极材料的形态以及对S n O 2进行复合,来避免电极使用过程中的体积效应。其中,通过机械化学法或原位化学合成的S n O 2/石墨烯纳米复合材料,循环性能得到显著增强,进一步的热处理可以提高S n O 2/石墨烯复合材料的结晶度,从而使材料获得更高的循环性能。一般情况下,溶剂热法常被用来合成高结晶度的纳米结51080黄磊等:锂离子电池中石墨烯基金属氧化物负极材料的制备和应用构材料,它们具有突出的合成效率、易处理以及非常省时的优点。因此,溶剂热法合成S n O 2/石墨烯复合材料是一

21、种简易而又新颖的方法。为了保证氧化石墨烯提供大量表面位置来附着S n 4+离子,从而使S n O 2纳米粒子均匀分散在石墨烯表面,H u a n g 等42直接在氧化石墨上剥离出氧化石墨烯,再将S n C l 45H 2O 加入到氧化石墨烯的二甲亚砜分散液中作为前驱体,最后通过溶剂热反应得到纳米S n O 2/石墨烯复合材料(图4示。该复合材料中的杆状S n O 2随机地连接在石墨烯表面,其中存在的空穴位置为充放电提供了缓冲空间,显著降低了体积效应,提高了电化学性能。作为负极材料时,第一个充放电循环可逆容量为838m A h /g,20个循环后,电荷容量仍保持在510m A h /g。L i

22、a n 等43利用气液界面合成法来制备S n O 2/石墨烯纳米复合材料,他们先将S n C l 45H 2O 溶于乙二醇溶液中,后再加入石墨烯片,制成悬浮液后,在高压釜中进行水热反应,最终得到S n O 2/石墨烯纳米复合材料。这种合成方法简单经济,得到的产物也比较均匀。所得产物作为电池负极时,经过150个充放电周期,其仍具有1304m A h /g 的可逆比容量;即使在1000m A /g高电流密度下,其可逆容量仍为748m A h /g,是石墨电极理论可逆容量的两倍。D i n g 等44利用水热法将S n O 2纳米片直接生长在氧化石墨烯上,在生长过程中,氧化石墨烯被还原成石墨烯,最终

23、合成了S n O 2/石墨烯复合物,该复合物结构多孔疏松,具有优异的可逆容量和循环性能。研究发现,S n O 2/石墨烯纳米复合材料的优异电化学性能主要得益于以下4个方面:(1在充放电过程中,巨大的比表面积和纳米晶体属性决定该复合材料具有大的可逆比容量;(2石墨烯片层使得S n O 2纳米粒子在充放电过程中不团聚,从而获得高的滞留容量;(3S n O 2/石墨烯的多孔结构为充放电过程中的体积变化提供了缓冲空间,提高了电池的循环表现;(4三维石墨烯电子导电网络、S n O 2纳米粒子和S n O 2/石墨烯复合材料的多孔结构也提高了比容量。S n O 2/石墨烯材料在锂离子电池领域有很大的应用前

24、景,是一种潜力很大的负极材料,进一步探索简易新颖的合成方法具有重要的研究意义 。图4S n O 2/石墨烯复合材料合成过程F i g 4S n O 2/g r a p h e n e c o m p o s i t e p r o c e s s 2.5C u O/石墨烯负极材料制备及应用C u O 是一种很好的P 型半导体材料,由于低带隙能、高催化活性和无毒廉价等特点,已被广泛用于气体传感器、C O 氧化催化剂、光电转换锂离子电池电极材料。然而,C u O 的低导电性和充放电时的高体积效应致使它在使用过程中存在机械压力大、容量衰减快等缺点。经过多种尝试发现45,分层纳米结构能够有效减小体积效

25、应,同时也可以缩短L i+嵌脱途径,而石墨烯则非常符合这一分层结构。M a i 等46将H u m m e r 法制备的氧化石墨烯分散在D M F 的水溶液中,加热条件下加入醋酸铜溶液,最后通过水热反应得到具有高结晶度和电化学性能的C u O /石墨烯复合材料。对产物的表征发现,直径为30n m 的C u O 纳米粒子均匀分布在1.08n m 层厚的二维石墨烯片层上。C u O 纳米粒子有效阻止了石墨烯片层过于紧密地堆叠,避免石墨烯片层活性表面的损失。电化学分析测试表明,C u O /石墨烯材料作为锂离子电池负极时,在67m A /g 电流密度下起始放电容量为817m A h /g,远高于相同

26、电流密度下C u O 的理论容量(670m A h /g 和石墨烯的理论容量(754m A h /g,体现出C u O 和石墨烯之间很好的协同效应。同时,与C u O 相比,C uO /石墨烯复合材料的循环性能显著提高。Q i u 等47通过原位化学分解C u (N O 32H 2O 来直接制备紧密固定在石墨烯片层上的C u O 纳米粒子,这样制得的C u O/石墨烯作为锂离子负极材料时,具有高电容量以及很好的循环性能,在充放电过程中,石墨烯片层不仅为C u O 提供了三维导电网络结构,而且也提高C u O 纳米粒子的附着性,进而防止其团聚。所以,总体来说,C u O/石墨烯作为负极材料时,具

27、有很高可逆容量、库伦效应以及优异的循环性能。2.6T i O 2/石墨烯负极材料制备及应用T i O 2具有的储能密度高、安全无毒和环境友好等特点一直以来都被认为是一种有前途的锂离子电池负极材料,最重要的是在锂离子电池充放电时,具有低嵌锂电压和快速嵌锂的优点,且同时在嵌/脱锂过程中结构稳定、晶格改变可以忽略,因此,作为锂离子电池负极材料时具有很高的结构稳定性和长的循环寿命48。但T i O 2低L i +扩散率和导电性影响了其实际电容量和比电容量,为了提高T i O 2的电化学性能和材料的高倍率性能,可以将T i O 2与石墨烯进行掺杂,制备具有优异的导电性、化学稳定性以及很高实际电容量和比电

28、容量的复合材料。C a i 等49通过气液相界面反应来合成T i O 2/石墨烯纳米复合材料,他们将T i C l 4溶于乙二醇,加入石墨烯超声后制成悬浮液,然后转移至高压釜中通过溶剂热合成T i O 2/石墨烯复合材料。产物中,石墨烯分布于T i O 2纳米粒子中,阻止了T i O 2纳米颗粒团聚,提高了整个材料的电化学性能;同时,T i O 2纳米粒子在石墨烯薄层上随机交连形成三维多孔结构,增大了比表面积,比电容量得到显著提高。将所得T i O 2/石墨烯复合材料应用于锂离子电池负极时,在电流密度为100m A /g 下,比电容量达到了499m A h /g ,远高于T i O 2纳米粒子

29、的287m A h /g 。W a n g 等50在石墨烯悬浮液中加入阴离子表面活性剂,使得金红石或锐钛矿晶型的T i O 2纳米颗粒均匀地原位生长于石6108 02014年第8期(45卷墨烯片层表面,其中石墨烯的添加改性改善了锂离子的嵌脱过程,提高了复合材料在高倍率条件下的比容量。D i n g 等51利用一种简易的溶剂热法在石墨烯片上直接生长T i O 2纳米粒子来合成具有特殊结构的T i O 2/石墨烯复合材料,该复合材料中,T i O 2纳米片裸露的(001高能晶面能够使T i O 2纳米片成为快速、高效的储锂场所,同时,具有高导电性的石墨烯作为基体可以有效提高复合材料的高倍率性能。因

30、此,T i O 2/石墨烯复合材料具有高比电容量和稳定的循环性能,且良好的过充性能和热稳定性也决定了其具有重要的研究价值。2.7其它石墨烯基金属氧化物负极材料的制备及应用除以上几种石墨烯基金属氧化物以外,W u 等52制备的R u O 2/石墨烯复合材料具有570F /g 的电容量,1000个循环后仍能保持97.9%电容量,在100m A /g 的电流密度下,能量密度达到20.1W h /k g 。Q i a n 等53合成的M n O 2/石墨烯复合材料在10m V /s 时,比电容量达到324F /g,1000个循环后容量仅损失3.2%。S u 等54合成的F e 3O 4/石墨烯复合材料

31、在电流密度为1600m A /g 时,可逆容量为474m A h /g ;在200m A /g 电流密度下,55制备的N i O /石墨烯复合材料,在电流密度为300m A /g 下,经过100个循环,电容量为450m A h /;在6000m A /g 的电流密度下,放电容量为185m A h /g ,同时具有很高的电化学稳定性。W a n g 等56合成的C e O 2/石墨烯复合材料在50m A /g 电流密度下,经过100个充放电循环,比电容量保持在605m A h /g,在100,200,400和800m A /g 电流密度下,容量分别为414,320,222和146m A h /g

32、 。G a o 等57制备的锰氧化物/石墨烯复合材料在50m A /g 电流密度下,首次库伦效率为70.4%,可逆容量达876m A h /g ,在30次循环后仍保持在700m A h /g 以上,表现出良好的循环性能。这些石墨烯基金属氧化物作为锂离子电池负极材料时,均具有优异的电化学稳定性、循环性能和高的可逆电容量,能够很好地满足锂离子电池负极材料的多种应用需求。3结语石墨烯基金属氧化物复合材料作为一种新式的先进电极材料,具有多种优异的电化学性能,在锂离子电池领域应用广阔。金属氧化物普遍具有高电容量和电化学储能能力,但体积效应一直困扰其充放电的循环稳定性。石墨烯通过阻止金属氧化物纳米粒子的团

33、聚且具有很强的相容性从而很好地弥补了这一缺陷。其制备原理都是将石墨烯与金属氧化物粒子进行复合,得到石墨烯基金属氧化物纳米复合材料,使得石墨烯和金属氧化物两者的优势性能产生协同效应,进而提高材料的电化学性能和稳定性。这种极强的协同作用主要包括:(1石墨烯是一种新型二维材料,它能够使金属氧化物纳米粒子均匀成核、长大并且交联在石墨烯片层上,从而使得这些金属氧化物纳米粒子都具有合适的尺寸、形状和晶粒度;(2石墨烯片层间的金属氧化物能够有效地抑制石墨烯的堆积;(3以石墨烯作为二维导电模板来建立相互交联的三维导电多孔网状结构,从而提高金属氧化物的导电性能和电荷传输能力;(4在充放电过程,石墨烯可以抑制体积

34、变化和防止金属氧化物粒子团聚;(5石墨烯中含氧功能组分能够很好地确保石墨烯和金属氧化物纳米粒子具有好的界面接触和电荷传递性能。由于这些协同效应的存在,复合物充分利用了其中的每一个活性组分的优势,从而使得石墨烯基金属氧化物复合材料具有多种优异的电化学性能,在锂离子电池中具有广阔的应用前景。尽管关于石墨烯基金属氧化物复合材料的研究时间并不太长,但所得各种具有不同组分、形貌和结构的金属氧化物/石墨烯复合材料在作为锂离子电池负极材料时都具有很好的电化学性能,如高电容量、高比容量、高能量密度和稳定的循环性等。在已知石墨烯的多种应用领域中,关于其在锂离子电池方面的应用目前已经得到越来越多的关注,通过对石墨

35、烯基金属氧化物复合材料研究将进一步促使锂离子电池的完全商业化。参考文献:1S i n g h V ,J o u n g D ,Z h a i L ,e t a l .G r a p h e n e b a s e d m a t e r i -a l s :p a s t ,p r e s e n t a n d f u t u r e J .P r o gr e s s i n M a t e r i a l s S c i e n c e ,2011,56(8:1178-1271.2No v o s e l o v K S ,G e i m A K ,M o r o z o v S V ,

36、e t a l .T w o -d i -m e n s i o n a l g a s o f m a s s l e s s d i r a c f e r m i o n s i n g r a p h e n e J .N a t u r e ,2005,438(7065:197-200.3M c A l l i s t e r M J ,L i J L ,A d a m s o n D H ,e t a l .S i n gl e s h e e t f u n c t i o n a l i z e d g r a p h e n e b y o x i d a t i o n a

37、 n d t h e r m a l e x p a n s i o n o f g r a p h i t e J .C h e m i s t r y o f M a t e r i a l s ,2007,19(18:4396-4404.4S c h a d l e r L S ,G i a n n a r i s S C ,A j a ya n P M.L o a d t r a n s f e r i n c a rb o n n a n o t u b e e p o x yc o m p o s i t e s J .A p p l i ed P h y s i c s Le t t e r s ,1998,73:3842.5Z h a n gY ,T a n Y W ,S t o r m e r H L ,e t a