摘要：论文采用水热法设计合成了一系列硫代钴酸镍/石墨烯纳米复合材料，同时利用了多种表征手段（XRD，TEM，SEM）来分析该材料的组成与结构，并将其应用于锂离子电池负电极，测试了相关锂电性能。实验可以证明，石墨烯与硫代钴酸镍复合后，复合材料的结构得到显著改善，进而提高了其作为负极材料的表现，包括良好的充放电循环，稳定的库伦效率以及优异的倍率性能，而这些主要归因于硫代钴酸镍与石墨烯之间的协同效应。最后论文比较了不同比例的硫代钴酸镍/石墨烯纳米复合材料，确定了合适的制备配比。

关键词  硫代钴酸镍  石墨烯  纳米复合材料  锂离子电池

毕业设计说明书外文摘要

Title Synthesis and Characterization of NiCo2S4/rGO Nanocomposites and the Lithium Storage Performance

Abstract：The NiCo2S4/reduce Graphene Oxide (rGO) nanocomposites were successfully prepared by hydrothermal method. The morphology and microstructure of samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD). Meanwhile, a series of electrochemical tests have been finished to indicate the properties of NiCo2S4 nanomaterials. Results suggest that the compound material exhibited outstanding lithium storage performance, including remarkable specific capacity, excellent cycling stability and prominent rate property, which can be attributed to the concerted effects of NiCo2S4 and reduced graphene oxide sheets.

Keywords  NiCo2S4  rGO  Nanocomposite  Lithium-ion Batteries

目  录

1  引言 1

1.1  锂离子电池简介 1

1.1.1 锂离子电池的结构和工作原理 2

1.1.2  锂离子电池负极材料 3

1.2  石墨烯概述 4

1.2.1  石墨烯的制备方法 5

1.3  硫代钴酸镍概述 7

1.3.1  硫代钴酸镍的制备方法 8

1.3.2  原位生长法制备石墨烯复合材料 9

1.4  本文实验内容 9

2  硫代钴酸镍/石墨烯纳米复合材料的制备 11

2.1  实验试剂 11

2.2  实验仪器 12

2.3  实验材料制备 12

2.3.1  氧化石墨烯的制备步骤 12

2.3.2  硫代钴酸镍/石墨烯纳米复合材料的制备 13

2.4  材料表征测试 13

2.4.1  表征仪器参数 13

2.4.2  锂离子电池组装 13

2.4.3  电化学测试参数 14

3  硫代钴酸镍/石墨烯纳米复合材料的表征与机理研究 15

3.1  X射线衍射光谱分析 15

3.2  样品形貌分析 16

3.3  硫代钴酸镍/石墨烯复合材料的形成机理 18

4  硫代钴酸镍/石墨烯纳米复合材料的锂电性能研究 20

4.1  循环伏安法测试 20

4.2  充放电循环测试 21

4.3  倍率循环测试 23

4.4  交流阻抗法测试 24

结  论 26

致  谢 27

参考文献 28

1  引言

工业以来，人类社会进入了高速发展阶段，能源在其中发挥着重要作用，尤其是化石能源，几乎将人类社会向前推动了一大步。但是化石能源具有不可再生性的劣势，难以维继今后人类社会的快速发展，同时今天的我们也逐渐意识到过度依赖化石能源会给地球带来难以修复的环境危害。能源与环境问题促使我们积极地寻求一种可再生能源去维持社会的快速健康发展。众所周知，太阳能储量庞大，是一种可持续的清洁能源，足以满足社会的快速发展。然而，太阳能具有不稳定性，易受天气，昼夜等因素的影响，不能持续稳定的输出能量，严重限制了其实际应用，这就需要我们提供合适的器件来储存太阳能。再充电的锂离子电池（LIBS）因其兼具能量密度高，循环周期持久，缺乏记忆效应和对环境无毒等固有的优点，成为最受欢迎的能量储存设备。