中國粉體網(wǎng)訊  自2001年問世以來,，富鋰三元正極材料便以其超高的放電比容量和大于4.5V的首次充電電壓引人注目,。盡管具有很高的首圈充電比容量，然而其首圈庫倫效率只有60%-80%,，第二圈充放電時,，其充電比容量和庫倫效率就會恢復正常，即具有較大的不可逆充電比容量,。石墨烯具有高導電率,、大比表面積、特殊的二維網(wǎng)狀結構等特性,，可用來包覆富鋰材料,，緩解材料極化，提高富鋰材料導電率,。

富鋰層狀正極材料首圈充放電曲線圖

為探究富鋰三元正極與石墨烯復合后的材料性能,，山東理工大學的王發(fā)剛教授等人通過采用水熱法制備石墨烯/富鋰三元正極復合材料，并通過X射線衍射儀,、掃描電子顯微鏡,、充放電測試儀等方法對其形貌和電化學性能進行研究，并對比了石墨烯包覆前后富鋰三元正極的性能變化,。

研究表明,，石墨烯包覆量為2%（質(zhì)量分數(shù)）時，包覆效果較好,，石墨烯/富鋰三元正極復合材料首次庫侖效率為89.6%,，比富鋰三元正極材料提高17.16%，放電比容量為226.41mAh/g,，比原材料提高了21.38mAh/g,；以0.5C循環(huán)100次后石墨烯/富鋰三元正極復合材料放電比容量可保持在154m Ah/g，容量保持率為88%,，比富鋰三元正極材料提高5.3%,；石墨烯/富鋰三元正極復合材料阻抗為75Ω，比富鋰三元正極材料阻抗低50Ω,。

試驗結果

XRD分析

樣品A及樣品WA1-WA4的XRD譜圖

SEM分析

不同倍率下樣品A及樣品WA1-WA4的SEM圖

電化學性能研究

正極材料樣品首次充放電比容量及庫倫效率

在0.05C下5種正極材料樣品首次充放電曲線圖

不同倍率下正極材料樣品平均放電比容量曲線圖

0.5C下正極材料樣品的放電比容量及容量保持率

0.5C下循環(huán)100次正極材料樣品的放電比容量曲線圖

交流阻抗測試

正極材料樣品在放電電壓3.8V,、0.5C下循環(huán)

20次(a)、循環(huán)100次(b)的交流阻抗譜圖

綜合材料結構,、形貌與電化學性能分析結果可知,，石墨烯包覆提高了富鋰三元正極材料電導率，降低了材料電極極化程度,，使得材料團聚度有所下降,，因而石墨烯/富鋰三元正極復合材料的比容量和電壓平臺都有所提高，且循環(huán)保持率較好,。

石墨烯包覆富鋰三元正極材料的機理：在水熱還原氧化石墨烯時,，富鋰三元正極材料摻入其中，阻礙了石墨烯的團聚,，最終形成以石墨烯為導電網(wǎng)絡的復合材料,。由于富鋰三元正極材料屬于過渡金屬氧化物和鋰的化合物，電子導電性很差,，因此石墨烯的包覆能夠提高其導電率,，降低材料極化，使材料放電容量得到提升,，同時表面的石墨烯也有利于材料抵抗電解液侵蝕,，提高了材料循環(huán)性能。

參考文獻：

張俊亭,，王發(fā)剛,；石墨烯/富鋰三元正極復合材料的制備及電化學性能研究

張和，鋰離子電池富鋰三元正極材料的制備及研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/江岸）

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