煤基石墨烯Fe2O3自支撑电极的制备及其储锂性能 论文

基于煤炭开发新型碳纳米材料，用于增强过渡金属氧化物电化学性能，构筑高比容量、高稳定性锂离子电池负极材料具有巨大的应用潜力。以宁夏太西无烟煤为碳质前体，采用高温石墨化-化学氧化策略制备得到煤基氧化石墨烯(CGO)，并以多孔泡沫镍为3D支撑骨架和集流体，依次以含铁的DMF/H2O混合溶液和CGO水溶液为电解液，通过二次原位电沉积技术构建了煤基石墨烯/三氧化二铁(CG/Fe2O3)自支撑复合材料。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman Spectra)等手段对产物的形貌结构和物相组成进行了表征。结果表明，DMF与H2O的体积比为1∶1时，所制备的Fe2O3自支撑材料呈鹿角状结构;CGO的质量浓度为0.1 mg/mL时，所制备的CG/Fe2O3-1复合材料呈现分级多孔自支撑结构。将CG/Fe2O3-1自支撑复合材料直接作为锂离子电池负极，在1.0 A/g大电流密度下，具有1 156 mA·h/g的高可逆容量，容量保持率达88.9%;当电流密度提升至5.0 A/g时，容量仍可保持在1 074 mA·h/g左右，展现出优异的倍率性能。电荷储存机理分析表