多孔还原氧化石墨烯/碳纳米管/LiMn₀.₇Fe₀.₃PO₄复合正极材料用于高性能锂电池

摘要整理

石墨烯作为单原子层石墨材料，因其优异的载流子迁移率（室温下~10,000 cm²V⁻¹s⁻¹）、结构柔性、化学和热稳定性、机械强度以及超高理论比表面积（2630 m²g⁻¹）等特性，在能量转换和储存器件中具有广泛应用前景。然而，大面积石墨烯片层的包裹作用可能阻碍Li⁺在活性物质颗粒与电解质间的传输，尤其在高倍率充放电条件下。本研究采用绿色湿球磨工艺（无需催化剂或化学试剂，一步法制备）制得多孔氧化石墨烯（h-GO），将其与碳纳米管（CNTs）和LiMn₀.₇Fe₀.₃PO₄（LMFP）复合制备锂电池正极材料。通过扫描电镜观察发现，球磨后GO表面产生了不规则微孔，孔径大小和表面密度可通过调节球与GO悬浊液的质量比（0.6~2.4）进行控制。电化学测试结果表明，相比传统GO/CNT复合正极，h-GO/CNT/LMFP正极因Li⁺传输通道得到优化，电化学性能显著提升。在≥20 C高倍率放电条件下，h-GO/CNT/LMFP正极的放电容量超过传统GO/CNT正极的50%，且优于单独使用h-GO或CNT的正极。该可扩展且稳定的h-GO制备方法及其在锂电池和其他储能技术中的应用前景，为高性能电极材料的开发提供了新的思路。

相关论文