mos2rgo复合材料制备及锂离子电池应用【字数：9935】
摘 要本文采用水热法制备二硫化钼和二硫化钼/还原氧化石墨烯复合材料进行电化学性能的对照，经过XRD图谱分析和SEM扫描观察二者形貌特征发现， MoS2和rGO均呈片状，MoS2的片面大小约为300 nm，rGO的侧边大小约为100-600 nm，分别以MoS2和MoS2/rGO复合材料制备电极，组装两组锂离子电池进行对照并对其进行全电池测试。测试分析发现，MoS2为负极材料的电池初始充放电比容量分别为483.3 mAh/g和499 mAh/g，MoS2/rGO为负极材料的电池初始充放电比容量分别为625.2 mAh/g和646.7 mAh/g，MoS2/rGO为负极材料的电池相比于MoS2为负极材料的电池在循环性能、倍率性能等方面更为优异。
目 录
摘 要 I
1. 绪论 1
1.1 锂离子电池概述 1
1.1.1锂离子电池的应用现状及发展前景 1
1.1.2锂离子电池的原理 1
1.2 锂离子电池的电极材料 1
1.2.1锂离子电池正极材料 1
1.2.2锂离子电池负极材料 2
1.3本课题研究的背景、内容及意义 2
2.实验材料及方法 4
2.1 实验材料与试剂 4
2.2 实验仪器与设备 5
2.3 实验方法 6
2.3.1石墨烯的制备方法 6
2.3.2 二硫化钼的制备方法 6
2.3.3二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法 7
2.4 样品的形貌结构表征 7
2.4.1 X射线衍射（XRD） 7
2.4.2扫描电子显微镜（SEM） 7
3.MOS2/RGO复合材料制备及表征 8
3.1石墨烯的制备 8
3.2 二硫化钼及电极制备 9
3.3二硫化钼/还原氧化石墨烯复合材料及电极制备 11
3.4二硫化钼和二硫化钼/还原氧化石墨烯的表征 11
3.4.1X射线衍射（XRD）分析 11
3.4.2扫描电子显微镜（SEM）分析 13
4.锂电池的封装与测试 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.1 锂离子电池的封装 15
4.2 锂离子电池的测试分析 15
4.2.1循环性能分析 15
4.2.2倍率性能分析 16
4.2.3充放电性能分析 17
4.2.4循环伏安分析 18
4.2.5交流阻抗分析 19
5. 总结 20
参考文献 22
致谢 23
1. 绪论
1.1 锂离子电池概述
1.1.1锂离子电池的应用现状及发展前景
锂离子电池问世以来，能源方面的研究不再拘泥于传统能源，出现了新的研究方向，社会在发展，人们的思想也在前进，可持续发展理念深入人心，传统能源的弊端也逐渐显现，比如储量有限、不可再生以及严重污染环境，而锂离子电池以其高能量密度、低自放电率、良好的循环性以及环境友好等优点逐渐在多个领域取得广泛的应用，从最开始作为手机电池到现在的电动汽车动力源，锂离子电池已成为我国的重要研究领域[1]。
就目前来看，越来越多的家庭有能力购买汽车，但问题也随之而来，尾气排放污染环境、石油储量有限等，出于这些问题的考虑，近年来，新能源汽车开始崭露头角，其中，锂离子电池作为电动汽车的动力源还有很大的发展前景，现有的锂离子电池还存在着充电速率低、安全性方面技术还不够成熟等问题，这也就意味着锂离子电池在许多方面还有着很大的进步空间[2]。
1.1.2锂离子电池的原理
锂离子电池通常由正负极、电解液、隔膜、外壳组成，正极通常是含锂化合物，在充电的时候锂离子会从正极材料中脱嵌出来，经过电解液的运送，到达负极，再嵌入到负极材料中，当放电时，锂离子再次从负极脱嵌出来回到正极中，嵌入到负极的锂离子越多以及脱嵌回到正极的锂离子越多就表明锂离子电池的充放电容量越高，电池性能越好。
1.2 锂离子电池的电极材料
1.2.1锂离子电池正极材料
锂离子正极材料作为整个电池的重要部分，在提高电池性能和降低整体成本这两个方面具有极大的研究意义，通常锂离子正极材料按照锂离子嵌入化合物中的离子通道类型大致可分为：一维隧道结构的正极材料，如：LiFePO4、LiMnPO4；二维层状结构的正极材料，如：LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2；三维框架结构的正极材料，如：LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4。正极材料通常使用液相法和固相法制备，包括高温固相法、共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法等[3]。
1.2.2锂离子电池负极材料
锂离子电池的负极材料需要具备以下几种特点：（1）具有隧道或层状结构；（2）正负极电位差大；（3）有良好的电子导电率；（4）扩散系数较大（5）资源丰富、环境友好[4]。但目前的负极材料都存在着或多或少的问题，未能达到各方面都十分突出的要求，因此，负极材料也是研究的又一热点。锂离子电池的负极材料大致可分为：金属类、无机非金属类和复合负极材料，常见的几种负极材料有碳基负极材料（石墨、碳微球）、锡基负极材料和硅基负极材料[5]。
1.3本课题研究的背景、内容及意义
随着现代社会的高速发展，传统的能源已经不能满足当下的发展需求，像石油、煤这类的传统能源不仅储量有限，而且严重污染环境，不符合当下可持续发展的理念，为此，人们开发了许多的新能源，比如：风能、太阳能、潮汐能等，不过就现状来看，大规模的用这些新能源代替传统的烧煤发电还有很长的一段路要走，所以更重要的是如何高效的储存和利用能源，使能源的利用率达到最优，当前市场上虽然有许多能量储存器，但是为了更有效地储存能量，需要探索出容量更大、充放电性能更好的能量储存器。目前最为常见和日常的能量储存器就是二次电池，二次电池由于具备可重复利用、电压稳定、价格低廉等优点成为能源研究的重要方向，但同时也显现出了一些缺点，比如：比能量低、笨重、废弃电池污染环境等[6]。二次电池通常由正负极、电解液、隔膜、外壳组成，影响电池性能的因素很多，例如：正负极材料的选用、电解液的选取和用量、隔膜材料的选择，甚至制备工艺也可以影响电池的性能，由于变量太多，本课题只选择研究负极材料的改变对电池性能的影响，二硫化钼由于其导电性能较一般，所以掺入还原氧化石墨烯来提高其导电性能，即需要制备出二硫化钼/还原氧化石墨烯复合材料来作为负极材料制备电池[7]。
目 录
摘 要 I
1. 绪论 1
1.1 锂离子电池概述 1
1.1.1锂离子电池的应用现状及发展前景 1
1.1.2锂离子电池的原理 1
1.2 锂离子电池的电极材料 1
1.2.1锂离子电池正极材料 1
1.2.2锂离子电池负极材料 2
1.3本课题研究的背景、内容及意义 2
2.实验材料及方法 4
2.1 实验材料与试剂 4
2.2 实验仪器与设备 5
2.3 实验方法 6
2.3.1石墨烯的制备方法 6
2.3.2 二硫化钼的制备方法 6
2.3.3二硫化钼/石墨烯复合材料的制备方法 7
2.4 样品的形貌结构表征 7
2.4.1 X射线衍射（XRD） 7
2.4.2扫描电子显微镜（SEM） 7
3.MOS2/RGO复合材料制备及表征 8
3.1石墨烯的制备 8
3.2 二硫化钼及电极制备 9
3.3二硫化钼/还原氧化石墨烯复合材料及电极制备 11
3.4二硫化钼和二硫化钼/还原氧化石墨烯的表征 11
3.4.1X射线衍射（XRD）分析 11
3.4.2扫描电子显微镜（SEM）分析 13
4.锂电池的封装与测试 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
4.1 锂离子电池的封装 15
4.2 锂离子电池的测试分析 15
4.2.1循环性能分析 15
4.2.2倍率性能分析 16
4.2.3充放电性能分析 17
4.2.4循环伏安分析 18
4.2.5交流阻抗分析 19
5. 总结 20
参考文献 22
致谢 23
1. 绪论
1.1 锂离子电池概述
1.1.1锂离子电池的应用现状及发展前景
锂离子电池问世以来，能源方面的研究不再拘泥于传统能源，出现了新的研究方向，社会在发展，人们的思想也在前进，可持续发展理念深入人心，传统能源的弊端也逐渐显现，比如储量有限、不可再生以及严重污染环境，而锂离子电池以其高能量密度、低自放电率、良好的循环性以及环境友好等优点逐渐在多个领域取得广泛的应用，从最开始作为手机电池到现在的电动汽车动力源，锂离子电池已成为我国的重要研究领域[1]。
就目前来看，越来越多的家庭有能力购买汽车，但问题也随之而来，尾气排放污染环境、石油储量有限等，出于这些问题的考虑，近年来，新能源汽车开始崭露头角，其中，锂离子电池作为电动汽车的动力源还有很大的发展前景，现有的锂离子电池还存在着充电速率低、安全性方面技术还不够成熟等问题，这也就意味着锂离子电池在许多方面还有着很大的进步空间[2]。
1.1.2锂离子电池的原理
锂离子电池通常由正负极、电解液、隔膜、外壳组成，正极通常是含锂化合物，在充电的时候锂离子会从正极材料中脱嵌出来，经过电解液的运送，到达负极，再嵌入到负极材料中，当放电时，锂离子再次从负极脱嵌出来回到正极中，嵌入到负极的锂离子越多以及脱嵌回到正极的锂离子越多就表明锂离子电池的充放电容量越高，电池性能越好。
1.2 锂离子电池的电极材料
1.2.1锂离子电池正极材料
锂离子正极材料作为整个电池的重要部分，在提高电池性能和降低整体成本这两个方面具有极大的研究意义，通常锂离子正极材料按照锂离子嵌入化合物中的离子通道类型大致可分为：一维隧道结构的正极材料，如：LiFePO4、LiMnPO4；二维层状结构的正极材料，如：LiCoO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2；三维框架结构的正极材料，如：LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4。正极材料通常使用液相法和固相法制备，包括高温固相法、共沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法等[3]。
1.2.2锂离子电池负极材料
锂离子电池的负极材料需要具备以下几种特点：（1）具有隧道或层状结构；（2）正负极电位差大；（3）有良好的电子导电率；（4）扩散系数较大（5）资源丰富、环境友好[4]。但目前的负极材料都存在着或多或少的问题，未能达到各方面都十分突出的要求，因此，负极材料也是研究的又一热点。锂离子电池的负极材料大致可分为：金属类、无机非金属类和复合负极材料，常见的几种负极材料有碳基负极材料（石墨、碳微球）、锡基负极材料和硅基负极材料[5]。
1.3本课题研究的背景、内容及意义
随着现代社会的高速发展，传统的能源已经不能满足当下的发展需求，像石油、煤这类的传统能源不仅储量有限，而且严重污染环境，不符合当下可持续发展的理念，为此，人们开发了许多的新能源，比如：风能、太阳能、潮汐能等，不过就现状来看，大规模的用这些新能源代替传统的烧煤发电还有很长的一段路要走，所以更重要的是如何高效的储存和利用能源，使能源的利用率达到最优，当前市场上虽然有许多能量储存器，但是为了更有效地储存能量，需要探索出容量更大、充放电性能更好的能量储存器。目前最为常见和日常的能量储存器就是二次电池，二次电池由于具备可重复利用、电压稳定、价格低廉等优点成为能源研究的重要方向，但同时也显现出了一些缺点，比如：比能量低、笨重、废弃电池污染环境等[6]。二次电池通常由正负极、电解液、隔膜、外壳组成，影响电池性能的因素很多，例如：正负极材料的选用、电解液的选取和用量、隔膜材料的选择，甚至制备工艺也可以影响电池的性能，由于变量太多，本课题只选择研究负极材料的改变对电池性能的影响，二硫化钼由于其导电性能较一般，所以掺入还原氧化石墨烯来提高其导电性能，即需要制备出二硫化钼/还原氧化石墨烯复合材料来作为负极材料制备电池[7]。
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