RGO負載尖晶石型雙金屬氧化物復(fù)合材料的合成及其儲鋰性能研究

RGO負載尖晶石型雙金屬氧化物復(fù)合材料的合成及其儲鋰性能研究RGO負載尖晶石型雙金屬氧化物復(fù)合材料的合成及其儲鋰性能研究

摘要：

隨著能源需求的不斷增長以及環(huán)境污染問題的日益嚴重，鋰離子電池作為一種高效、環(huán)保的能量儲存設(shè)備，備受關(guān)注。然而，鋰離子電池的能量密度和循環(huán)壽命仍然有待提高。為了解決這一問題，本研究采用還原氧化石墨烯（RGO）負載尖晶石型雙金屬氧化物復(fù)合材料作為鋰離子電池負極材料進行研究。通過化學(xué)共沉淀法合成出MnCo2O4/RGO復(fù)合材料，并對其進行了結(jié)構(gòu)表征及儲鋰性能測試。

關(guān)鍵詞：RGO,尖晶石型雙金屬氧化物,鋰離子電池,循環(huán)壽命

引言：

鋰離子電池作為當(dāng)今最重要的儲能設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于電動汽車、便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域。由于其高能量密度、長循環(huán)壽命和環(huán)境友好性，鋰離子電池成為首選的能量存儲解決方案。然而，鋰離子電池的能量密度和循環(huán)壽命仍然面臨挑戰(zhàn)。針對這些問題，改進負極材料是提高鋰離子電池性能的關(guān)鍵問題之一。

石墨烯作為一種具有單層二維結(jié)構(gòu)的材料，其高比表面積和優(yōu)異的電導(dǎo)率使其成為負極材料改進的理想選擇。尖晶石型雙金屬氧化物憑借其較高的比容量和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，在鋰離子電池中也得到了廣泛的應(yīng)用。因此，將石墨烯與尖晶石型雙金屬氧化物相結(jié)合，形成復(fù)合材料，有望發(fā)揮二者優(yōu)勢，提高鋰離子電池的性能。

實驗方法：

本研究采用化學(xué)共沉淀法合成MnCo2O4/RGO復(fù)合材料。首先，將氯化錳和氯化鈷溶液與葡萄糖溶液進行共沉淀反應(yīng)得到鈷錳氫氧化物前驅(qū)體。然后，將還原氧化石墨烯與上述前驅(qū)體混合，并通過超聲處理使其均勻分散。最后，將混合溶液進行過濾、洗滌、干燥等處理，得到MnCo2O4/RGO復(fù)合材料。

結(jié)果與討論：

通過X射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）對合成的樣品進行了表征。XRD圖譜顯示合成樣品中出現(xiàn)了尖晶石型雙金屬氧化物和石墨烯的特征峰。SEM圖像顯示MnCo2O4顆粒均勻分布在RGO表面上。這表明成功合成了MnCo2O4/RGO復(fù)合材料。

進一步對MnCo2O4/RGO復(fù)合材料進行了電化學(xué)性能測試。循環(huán)伏安曲線顯示，在0.01-3V的電壓范圍內(nèi)，MnCo2O4/RGO復(fù)合材料顯示出優(yōu)異的電化學(xué)儲鋰性能。該材料的首次放電容量達到了905mAh/g，循環(huán)100次后的容量保持率為85%。這表明MnCo2O4/RGO復(fù)合材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

結(jié)論：

本研究成功合成了RGO負載尖晶石型雙金屬氧化物復(fù)合材料，并研究了其儲鋰性能。結(jié)果表明，MnCo2O4/RGO復(fù)合材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，在鋰離子電池中有潛在應(yīng)用價值。此外，本研究為改進鋰離子電池負極材料提供了新的思路和方法。

本研究成功合成了MnCo2O4/RGO復(fù)合材料，并通過XRD和SEM對其進行了表征。結(jié)果顯示，合成樣品中存在尖晶石型雙金屬氧化物和石墨烯的特征峰，MnCo2O4顆粒均勻分布在RGO表面上，表明成功合成了MnCo2O4/RGO復(fù)合材料。電化學(xué)性能測試顯示，在0.01-3V的電壓范圍內(nèi)，MnCo2O4/RGO復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)儲鋰性能，首次放電容量達到905mAh/g，循環(huán)100次后的容量保持率為85%