自组装合成石墨烯包覆粒径可控的三氧化二铁复合材料制备与应用研究(2)
2.2.5 石墨烯包覆中空三氧化二铁球复合材料的制备 14
3 结果与讨论 15
3.1 Fe2O3/RGO复合材料的微观形貌表征 15
3.2 Fe2O3/RGO复合材料的锂电性能测试 17
3.3石墨烯包覆中空三氧化二铁球复合材料（GHFs)的表征 18
3.4讨论 25
4致谢 26
参考文献 27
1 绪论
1.1 研究背景
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由Gilbert N. Lewis提出并研究。20世纪70年代时，M. S. Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存以及使用均对环境条件要求比较苛刻，正因为如此，才导致了锂电池长期没有得到应用。
中国产业调研网发布的2015-2021年中国锂离子电池行业发展现状调研与发展趋势分析报告认为，2013年，我国锂离子电池总产量达337亿瓦时，同比增长14%;销售收入超过650亿元，同比增长5%。其中，动力型锂离子电池市场增长30%，销售收入达40亿元。2014年第一季度，全国锂离子电池行业累计完成产量11.93亿只（自然只），同比增长13.75%。预计到2015 年，整个中国锂离子电池的市场规模将突破1000 亿元，达到1251.5 亿元。可以看出随着科学技术的发展，锂离子电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上，可以说是最大的应用群体。
目前锂离子电池正极材料的研究与生产较为成熟，如LiFePO4,LiCo2, LiMnO2等，都已经表现出相当出色的电化学性能，已经实现工业生产，石墨作为目前最常用的锂离子电池的负极材料，但是石墨自身的理论容量不高，因此高性能的负极材料成为目前开发的当务之急。
1.2 石墨烯和氧化石墨烯简介
碳作为地球上分布最为广泛的元素之一，很早以前就进入了人类的世界，人类从远古已经开始使用碳类材料，经历了最为原始的燃烧，取暖，煮食，到金属冶炼，到现代，碳材料已被作为电池的电极材料[1]，航空航天[2]等高端领域使用。人类对碳元素的认知也从以前的煤的主要成分，到其后的构成石油是主要部分，发展到近代有机物的骨架结构。碳的存在形式多种多样，地球上已知最坚硬的物质金钢石是单质的由碳组成，最柔软的物质石墨也是单质碳的一种的存在形式。1985年富勒烯[3]和1991年的碳纳米管[4]的报道，更是推动了人类对于碳元素的认识。单层的石墨早就吸引了人类的研究，但是早期研究人员认为单层石墨的2D结构，属于热力学不稳定结构，因此人们认为单层石墨是一种不能够稳定存在的物质。2004年Geim等制备出单层石墨烯[5]，激发了科学界对于碳材料的新一轮的研究。[6-10]研究显示石墨烯具有二文单层碳原子网络的稳定结构，使其具有优秀的力学性能[11-12]，极高的热传导性能（热导率5,300Wm-1K-1）[13-14]，极优秀的透光性能（透光度98%）[15-16]，超级优秀的导电性能（电导率200,000cm2V-1S-1）[17]，高速的电子迁移率，较高的理论比表面积（理论比表面积2,630m2/g），常温下的量子霍尔效应，被认为在量子器件，复合材料，能源材料，催化剂载体等方向有良好的应用[18]。氧化石墨烯是用化学方法氧化石墨制备出的一种具有单层结构的物质[19]，其被还原后会形成具有拓扑结构的石墨烯。因为其制备相对容易，在水中较好的分散性，较高的表面修饰能力，且还原之后相似于石墨烯的性能与结构，因而吸引了大量研究。对于碳类材料的研究，有且于我国形成高效益，低能耗的先进能源转化与存储材料[20-21]。
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