1、在過去幾十年，過渡金屬氧化物由于具有高的理論容量(500-1000mA h/g)廣泛應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料。但由于過渡金屬氧化物導(dǎo)電性能差，在充放電過程中生成的Li2O進(jìn)一步惡化了材料的導(dǎo)電性，以及首次不可逆容量損失大;鋰離子在嵌入/脫嵌出過程中使得電極材料體積膨脹大，導(dǎo)致電極材料粉末化與集流體失去接觸等原因，限制了它們的應(yīng)用。因此，為了解決這些問題，本文主要對銅氧化物、鈷氧化物與石墨烯復(fù)合材料的電池性能進(jìn)行改善研究。主要內(nèi)容如下:<

2、br>　　(1)先經(jīng)過預(yù)氧化和再氧化制備氧化石墨;再經(jīng)過熱處理得到石墨烯(GNS);然后以Cu(NO3)2·3H2O，NaOH，NH3·H2O和石墨烯為原料，經(jīng)微波反應(yīng)10min得到CuO/GNS復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:中間寬為40nm，長為100-140nm的片狀CuO均勻的負(fù)載在石墨烯上。將制備好的復(fù)合材料組裝成鋰離子半電池，比容量保持在600mAh/g(在100mA/g下循環(huán)50圈后);在不同的電流密度(100，200，400，8

3、00mA/g)下進(jìn)行充放電后，當(dāng)電流密度恢復(fù)到100mA/g時(shí)，比容量恢復(fù)到600mAh/g，優(yōu)于單純CuO的比容量。改善的電化學(xué)性能可歸結(jié)于CuO和石墨烯的協(xié)同效應(yīng)，一方面石墨烯提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性，另一方面，石墨烯阻止了CuO的團(tuán)聚，同時(shí)CuO阻止了石墨烯的堆積，并且這種復(fù)合結(jié)構(gòu)增大了電極與電解液的接觸面積，縮短了鋰離子擴(kuò)散路徑。
　　(2)以Cu(AC)2·H2O，NH3·H2O和GO為原材料，經(jīng)微波反應(yīng)和熱處理得到CuO

4、-Cu2O/GNS納米空心球復(fù)合材料。測試表明這種空心球大約為100-170nm，是由5nm的CuO和Cu2O組成的，其中殼厚度大約為50-70nm，空心直徑大約為100nm。這種復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極，在200mA/g恒電流密度下進(jìn)行充放電，循環(huán)50次后，比容量保持在487mAh/g;在不同的電流密度(200，500，1000，2000，5000mA/g)下進(jìn)行充放電后，當(dāng)電流密度恢復(fù)到200mA/g時(shí)，比容量恢復(fù)到520mAh/

5、g。優(yōu)越的電化學(xué)性能主要?dú)w因于以下四個(gè)方面:一:石墨烯導(dǎo)電性能好，與金屬氧化物復(fù)合之后大大提高了金屬氧化物的導(dǎo)電性能;二:CuO-Cu2O空心結(jié)構(gòu)有助于緩沖鋰離子在嵌入和脫出時(shí)的體積膨脹，加強(qiáng)電極材料的穩(wěn)定性;三:CuO-Cu2O空心的殼兩邊都浸在電解液中，增大了接觸面積，縮短了鋰離子傳輸距離;四:CuO和Cu2O納米晶體之間的協(xié)同效應(yīng)以及CuO-Cu2O形成的界面有額外的界面儲鋰能力，使得電化學(xué)性能加強(qiáng)。
　　(3) Co3O4

6、量子點(diǎn)/GNS復(fù)合材料在簡單、快速、有效的微波下反應(yīng)5min得到。通過XRD、TG、TEM和HRTEM表征分析，發(fā)現(xiàn)立方晶相的Co3O4很好的附在石墨烯上，Co3O4粒子的大小為3-8nm，石墨烯的比重為40％。組裝成鋰離子半電池，結(jié)果表明:復(fù)合材料可逆容量高，0.1C(1C=890mA/g)恒電流密度下進(jìn)行充放電，循環(huán)90圈后，比容量可保持在1785mAh/g;同樣，倍率容量也很高，在5C下進(jìn)行充放電，比容量保持在485mAh/g，當(dāng)