石墨烯尖晶石LiMn2O4纳米复合材料制备及电化学性能.pdf

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1、第29卷第1期无机化学学报V01．29No．12013年1月CH[INESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY50-．56石墨烯／尖晶石LiMn204纳米复合材料制备及电化学性能崔永丽徐坤袁铮谢仁箭朱光林庄全超强颖怀f中国矿业大学材料科学与工程学院，徐州221116)摘要：采用溶胶凝胶法和还原氧化石墨法制备尖晶石LiMn20,纳米晶和石墨烯纳米片，并采用冷冻干燥法制备了石墨烯／尖晶石LiMn，O纳米复合材料，利用XRD、SEM、AFM等对其结构及表面形貌进行表征；利用CV、充放电、EIS研究纳米复合材料的电化学性能和电极过程

2、动力学特征。结果表明：纳米LiMn20,电极材料及其石墨烯掺杂纳米复合材料的放电比容量分别为107．16mAh．g～，124．30mAh．，循环100周后，对应容量保持率为74．31％和96．66％，石墨烯可显著改善尖晶石LiMn204电极材料的电化学性能。归结于其良好的导电性。纳米复合材料EIS上感抗的产生与半导体尖晶石LiMn20,不均匀地分布在石墨烯膜表面所造成局域浓差有关．并提出了感抗产生的模型。关键词：锂离子电池；石墨烯／尖晶石LiMnzO纳米复合材料；电化学性能；电化学阻抗谱；感抗中图分类号：O613．71文献标识码：A文章编号：1

3、001．4861(2013)01—0050．-07DOI：10．3969／j．issn．1001-4861．2013．00．011SynthesisandElectrochemicalPerformanceofGrapheneModifiedNano-SpinelLiMn20,4CathodeMaterialsCUIYong．一LiXUKunYUANZhengXIERen-JianZHUGuang--LinZHUANGQuan—ChaoQIANGYing-Huai(SchoolofMaterialsScienceandEngi；neering,

4、ChhtaUniversityofMining&cnof0gXuzhou,甜221116，．Ch／na)Abstract：Nano-LiMnzO4andgraphenenanosheetsweresynthesizedbysol—gelrouteandreductionofexfoliatedgraphiteoxidesmethodrespectively．GraphenemodifiedspinelLiMnz04cathodenanocompositesweresynthesizedbyfreeze—dryingmethod．Thestruc

5、ture,，morphologyandelectrochemicalperformanceofthesynthesizedmaterialswerecharacterizedbyX—raydiffraction(XRD)，atomicforcemicroscopy(AFM)，scanningelectronmicroscopyI~SEM)，cychcvoltammetry(cv)，electrochemicalimpedancespectroscopy(EIS)andgalvanostaticcharge-dischargetechniques

6、．ThegraphenemodifiedspinelLiMn2,04nanocompositesexhibitedahighdischargecapacityof124．30mAh‘g一at0．1C，whilespinelLiMn204onlydelivered107．16mAh·g～atthesamerate．ComparedwithpureLiMn：O,thegraphenemodifiedLiMn20~lexhibitedexcellentcycleability,，withacapacityretentionof96．66％after1

7、00cyclesversusabout74％forpureLiMnaO,．Theimprovedelectrochemicalperformancewasattributedtotheexcellentconductivityofgraphenenanosheets．TheinductiveloopobservedintheimpedancespectraofthegraphenemodifiedLiMn204electrodewasattributedtotheformationofnano-．LiMn204localJconcentrati

8、oncellfromwhichcurrentflowsinoppositiontoLide-dntercalationintocathode，cons