2納米復合物;微波輔助;電暈放電;原位制備;鋰離子電池"/> 2納米復合物。結果表明：微波輔助法能夠在商用銳鈦礦型TiO2納米顆粒表面均勻制備石墨烯納米片，通過SiO2/Si的劇烈電暈放電，其制備時間僅需數(shù)分鐘（最短3 min）。石墨烯納米片的尺寸大約為50 nm且缺陷很少。TiO2晶體結構仍為銳鈦礦型，主要歸功于極短的制備周期和較低的反應溫度（600~700 ℃）。石墨烯具有優(yōu)異的電導率，可以提升鋰離子擴散速率、提高電子傳輸速率并降低接觸電阻。在1 C（170 mA·g-1）條件下石墨烯/TiO2納米復合物的電池放電比容量提高了2倍。與商業(yè)化銳鈦礦型TiO2納米顆粒相比，在1 C到5 C的不同充放電倍率下，石墨烯/TiO2納米復合物的比容量差距顯著擴大。"/>

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微波原位制備作為鋰離子電池電極材料的石墨烯/TiO2 納米復合物
作者:
作者單位:

航天特種材料及工藝技術研究所，北京 100074

作者簡介:

通訊作者:

中圖分類號:

基金項目:

Beijing Municipal Science & Technology Commission (Z171100005317001)


In-situ Synthesis of Graphene/TiO2 Nanocomposites via Microwave as Anode Materials for Li-ion Batteries
Author:
Affiliation:

Research Institute of Aerospace Special Materials and Processing Technology, Beijing 100074, China

Fund Project:

Sponsored by Beijing Municipal Science & Technology Commission (Z171100005317001)

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    摘要:

    通過改造的家用微波爐，實現(xiàn)了原位高效制備石墨烯/TiO2納米復合物。結果表明：微波輔助法能夠在商用銳鈦礦型TiO2納米顆粒表面均勻制備石墨烯納米片，通過SiO2/Si的劇烈電暈放電，其制備時間僅需數(shù)分鐘（最短3 min）。石墨烯納米片的尺寸大約為50 nm且缺陷很少。TiO2晶體結構仍為銳鈦礦型，主要歸功于極短的制備周期和較低的反應溫度（600~700 ℃）。石墨烯具有優(yōu)異的電導率，可以提升鋰離子擴散速率、提高電子傳輸速率并降低接觸電阻。在1 C（170 mA·g-1）條件下石墨烯/TiO2納米復合物的電池放電比容量提高了2倍。與商業(yè)化銳鈦礦型TiO2納米顆粒相比，在1 C到5 C的不同充放電倍率下，石墨烯/TiO2納米復合物的比容量差距顯著擴大。

    Abstract:

    Through the modified household microwave oven system, the graphene-based nanocomposites were in-situ and efficiently synthesized. Results show that the graphene nanosheets can be uniformly generated on the surface of the commercial anatase TiO2 nanoparticles by microwave-assisted method in a few minutes (the minimum duration is 3 min) through the acute corona discharge of SiO2/Si. The size of graphene nanosheet is about 50 nm, and few defects can be observed. The crystal structure of anatase TiO2 remains due to the short production period and low synthesis temperature (600~700 °C). The excellent electrical conductivity of graphene can improve the Li ion diffusion and the electron transport, and decrease the contact resistance at the interface of electrode/electrolyte. The as-prepared graphene/TiO2 nanocomposite electrode shows a two-fold increase of capacity with good cycling stability under the condition of 1 C (170 mA·g-1), compared with the traditional TiO2 nanoparticles. The specific capacity gap of graphene/TiO2 nanocomposite is substantially widened under different charge-discharge rates (1~5 C), compared with that of the commercial anatase TiO2 nanoparticles.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

楊良偉,陳昊然,金鑫,劉偉,于新民,劉俊鵬,宋環(huán)君,李曉東,于藝,王鵬,張寶鵬.微波原位制備作為鋰離子電池電極材料的石墨烯/TiO2 納米復合物[J].稀有金屬材料與工程,2022,51(3):821~826.[Yang Liangwei, Chen Haoran, Jin Xin, Liu Wei, Yu Xinmin, Liu Junpeng, Song Huanjun, Li Xiaodong, Yu Yi, Wang Peng, Zhang Baopeng. In-situ Synthesis of Graphene/TiO2 Nanocomposites via Microwave as Anode Materials for Li-ion Batteries[J]. Rare Metal Materials and Engineering,2022,51(3):821~826.]
DOI：10.12442/j. issn.1002-185X.20210067

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歷史
  • 收稿日期:2021-01-21
  • 最后修改日期:2021-03-04
  • 錄用日期:2021-03-22
  • 在線發(fā)布日期: 2022-03-30
  • 出版日期: 2022-03-30