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纳米氧化铜负极材料专题研究

来源: 浏览: 发布日期:2019-12-31 11:24:15

  氧化铜作为有前景的负极材料,具有易合成、理论比容量高、安全性高、无毒性、资源丰富、成本低和环境亲和性较好等优点,是当前锂电池负极材料发展的重点方向。氧化铜储锂的化学反应式如下: CuO + 2 Li++ 2e-⇄Cu + Li2O

  目前,对于氧化铜应用于负极材料的研究方向,侧重于在碱性条件下制备出三维结构纳米氧化铜颗粒以提高与电解质的接触面积,增加反应接触面,提高充放电的可逆性,来获得较高的电容量。纳米结构电极还可以使得Li+扩散更容易,反应动力学更快,结构更稳定,适应大的应变而不会严重粉碎。

  石墨烯/CuO复合材料制备方法 目前,石墨烯/CuO复合材料的制备是基于三维纳米结构材料的制备方法合成的,制备的复合材料中,石墨烯表面上的氧化铜纳米颗粒能有效保持相邻石墨烯片层的分散性,并且石墨烯能预防氧化铜在储锂化学反应过程中产生聚集和粉化现象。石墨烯/CuO复合材料主要制备方法有:溶剂热法、一锅合成法、微波辐射法、自组装技术、模板法和溶胶凝胶法等。 1、溶剂热合成法 溶剂热合成法是溶剂在高温、高压状态下发生加速离子反应和促进分解的化学反应,是目前石墨烯/CuO复合材料制备常见的方法之一。研究者在硝酸铜水解时加入尿素(CH4N2O)作为发泡剂,以获得棒状氧化铜,再加入氧化石墨烯混合搅拌后置于高温高压锅中进行水热合成反应,制备得到石墨烯/CuO复合材料。多孔结构的棒状氧化铜均匀依附在石墨烯表面处,CuO纳米棒具有蠕状孔道,加快了活性材料在充放电过程中电子的转移速度。

  溶剂热合成法优点是:工艺简单,反应时间短,制备的复合材料基体分散性好。缺点是:易吸附溶液离子,此外通常在碱性条件下水热生长纳米状氧化铜,会出现OH-浓度过高的情况,甚至有Cu(OH)2的沉淀产生。 目前,溶剂热合成法制备石墨烯/CuO复合材料研究方向趋向于在反应溶液中加入一些表面活性剂,减少氢氧化铜絮状物的出现,同时也可调节不同晶面生长速度,获得特定结构的石墨烯/CuO纳米材料。


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