石墨烯/锂金属复合材料的制备和电化学性能

对于高能量密度锂金属电池体系，安全、稳定的锂负极材料是关键。采用微波还原、热还原和机械剥离方法制备了3种具有不同形貌结构的石墨烯，并通过压制和叠层工艺，制备出石墨烯/锂金属复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)和N₂吸脱附曲线分析了不同石墨烯材料的形貌、组成、结构以及石墨烯/锂金属复合材料的形貌。同时采用Li||Li对称电池和LiFeO₄全电池，评价了石墨烯/锂金属复合材料作为负极的电化学性能。结果表明，石墨烯/锂金属复合材料具有层状结构，在微波还原石墨烯(MRGO)、热还原石墨烯(RGO)和机械剥离石墨烯(EG)中，MRGO最适用于改性金属锂，叠层3次得到的4MRGO/3Li复合材料具有最优的电化学性能。基于4MRGO/3Li的Li||Li对称电池在9.9 mV左右的极化电压下稳定循环1200圈，相对于纯锂金属，极化电压降低10.6 mV,安全性和稳定性大大提升。以4MRGO/3Li复合材料为负极的LiFeO₄全电池稳定循环800圈后，放电容量保持为156 mAh/g。