本發(fā)明屬于負(fù)極材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種負(fù)極材料石墨烯的制備方法及其電化學(xué)性能測(cè)試方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，21世紀(jì)早已進(jìn)入了信息化的時(shí)代，智能化設(shè)備正逐漸走向千家萬(wàn)戶(hù)。例如現(xiàn)在的智能手機(jī)，更新?lián)Q代更是變得習(xí)以為常，由于其功能愈發(fā)強(qiáng)大，隨之其能耗也相應(yīng)變大，手機(jī)續(xù)航的問(wèn)題一直困擾著廣大用戶(hù)。所以電池的容量性能成為了智能手機(jī)發(fā)展中必須攻克的難關(guān)。此外，現(xiàn)今人類(lèi)社會(huì)中把化石燃料作為能源體系中的主要部分，而這種化石燃料給人類(lèi)生活也帶了一些不可忽視的弊端。首先，由于化石燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體和溫室氣體，這些氣體被大量排放到空氣中導(dǎo)致全球變暖，從而威脅到了人類(lèi)的生存和發(fā)展；其次，這種不可再生的能源遲早會(huì)引發(fā)能源危機(jī)，所以要不斷的進(jìn)行研究尋找適合的能源替代品。對(duì)于人口大國(guó)來(lái)說(shuō)，能源問(wèn)題更是當(dāng)務(wù)之急，而環(huán)境保護(hù)也是迫在眉睫。近幾年來(lái)霧霾問(wèn)題加劇的主要原因之一就是汽車(chē)尾氣的過(guò)量排放導(dǎo)致，如果能大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)將非常有利于解決目前國(guó)內(nèi)所面臨的霧霾問(wèn)題。但是，作為主要?jiǎng)恿﹄姵氐匿囯x子電池因其成本高，比能量小等原因制約著我國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。作為一種新型碳納米材料，石墨烯具有比表面積大、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，在電池儲(chǔ)能方面具有非常大的潛力。石墨烯可以作為鋰離子電池的負(fù)極材料，具有很高的容量，并且其在室溫下就擁有超高的電子遷移率和熱導(dǎo)率。但是，高質(zhì)量的石墨烯卻是不易制得，并且很難大量生產(chǎn)。目前已經(jīng)有不少制備石墨烯的方法，但是如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法從而制備高純度的石墨烯一直以來(lái)都是眾多科學(xué)家?jiàn)^斗的目標(biāo)。制備石墨烯常用的方法有：(1)機(jī)械剝離法，該種方法制備石墨烯就是利用機(jī)械力將石墨烯片層從天然石墨的表面進(jìn)行剝離。石墨片層之間是以范德華力結(jié)合的，而范德華力相對(duì)較弱，相互作用力也很小，因此很容易相對(duì)滑動(dòng)與脫離，這恰恰為機(jī)械剝離法制備石墨烯提供了理論依據(jù)。Geim等人在2004年使用膠帶來(lái)反復(fù)地撕揭石墨，并且通過(guò)這一簡(jiǎn)單的方法成功制得了單層的石墨烯。石墨烯最初被用機(jī)械剝離法制成時(shí)，它的厚度大概有幾十個(gè)納米，但隨著制備工藝的不斷完善，石墨烯片層的厚度逐漸縮小并且比表面積逐漸增大。機(jī)械剝離法的制備工藝最簡(jiǎn)單，而且產(chǎn)物石墨烯的結(jié)構(gòu)性能最接近理想的石墨烯片層。但是用該方法來(lái)制備石墨烯效率低，而且其比表面積很小，只能適用于實(shí)驗(yàn)室研究而無(wú)法投入到工業(yè)化的生產(chǎn)中去。(2)化學(xué)氣相沉積法(CVD)，該方法制備出來(lái)的石墨烯片層產(chǎn)品純度較高、比表面積大，已經(jīng)成為高質(zhì)量石墨烯制備的主要方法。石墨烯生長(zhǎng)在金屬催化劑(CVD)的表面上，是非常復(fù)雜的多相催化反應(yīng)體系。(3)氧化還原法，天然的鱗片石墨經(jīng)過(guò)強(qiáng)酸的氧化插層后再進(jìn)行還原制備成石墨烯是常用的制備石墨烯的方法。1860年Brodie等利用濃硝酸和氯酸鉀的強(qiáng)氧化作用對(duì)天然鱗片石墨進(jìn)行插層處理，制得了氧化石墨烯。之后，Staudenmaier和Aksay等在之前的體系中又加入其他強(qiáng)酸形成混合酸體系，對(duì)天然石墨采用相似的方法進(jìn)行處理，同樣得到了氧化石墨烯。制備氧化石墨烯最常用的方法就是Hummers法，該方法是先將原料粉末狀的天然石墨、硝酸鈉固體和濃硫酸三種物質(zhì)混合在一起置于三口燒瓶?jī)?nèi)，并將其小心放置于冷卻水里，緊接著取出少量的氧化劑高錳酸鉀固體緩緩的倒入上述燒瓶?jī)?nèi)，之后將燒瓶在適當(dāng)?shù)臏囟认鲁掷m(xù)加熱，讓其充分反應(yīng)，等到氧化反應(yīng)結(jié)束后再滴加少量的過(guò)氧化氫溶液去沖洗燒瓶?jī)?nèi)還未反應(yīng)完的氧化劑，最后通過(guò)濾瓶進(jìn)行抽濾操作，接著用水洗滌，之后將其置于離心管內(nèi)進(jìn)行離心操作，即可得到氧化石墨烯。通過(guò)化學(xué)氧化法對(duì)石墨進(jìn)行深度插層，制備得到的石墨烯片層少、比表面積大。然而大量的含氧基團(tuán)卻被引入，它們會(huì)嚴(yán)重破壞石墨烯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，造成大量缺陷，從而影響到它的某些性能，因此還需要對(duì)氧化石墨烯內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，去除其含氧基團(tuán)，減少它的表面缺陷。(4)外延生長(zhǎng)法，SiC外延生長(zhǎng)法制備石墨烯就是在其晶體結(jié)構(gòu)上讓與之相對(duì)應(yīng)的石墨烯晶體在上邊生長(zhǎng)。其原理是在一定的高溫或者是真空的條件下將Si原子進(jìn)行去除，然后碳原子在晶體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行自組裝形成一定結(jié)構(gòu)的石墨烯。Berger等利用上述制備條件將6H-SiC中的硅原子除去，之后讓石墨在上邊自行組裝后形成了石墨烯。隨后Emtsev等報(bào)道了在常壓條件下SiC表面外延生長(zhǎng)出石墨烯，這種石墨烯的載流子遷移率為2×10⁵cm²V^-1S^-1。Juang等為使得外延生長(zhǎng)的反應(yīng)溫度下降，提前在SiC基底上鍍一層Ni膜，這樣就能在低溫的環(huán)境下制備石墨烯。SiC外延生長(zhǎng)法制備的石墨烯具有面積大，質(zhì)量高的特點(diǎn)，從而可以在集成電路等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

石墨烯儲(chǔ)鋰具有高比容量和高倍率的優(yōu)點(diǎn)，但是也有以下缺點(diǎn)：(1)低庫(kù)倫效率：循環(huán)期間電解質(zhì)會(huì)發(fā)生分解，會(huì)形成電化學(xué)界面膜，從而造成部分容量損失；(2)初期容量衰減快，一般經(jīng)過(guò)十幾次循環(huán)后，容量才逐漸穩(wěn)定。石墨烯自從被發(fā)現(xiàn)就一直廣泛被人關(guān)注，關(guān)于制備它的方法也在不斷的改進(jìn)中，國(guó)內(nèi)石墨烯產(chǎn)業(yè)還處于量產(chǎn)的探索發(fā)展階段。目前來(lái)看，通過(guò)對(duì)石墨進(jìn)行氧化還原的方法來(lái)批量生產(chǎn)石墨烯是可行的。但是該工藝制備的石墨烯，其內(nèi)部的分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定極易遭到破壞，致使石墨烯的性能下降；此外，石墨烯還會(huì)在該方法制備的石墨烯分散液中發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，其有很多的性能都會(huì)與理論值發(fā)生偏移。

綜上所述，現(xiàn)有的氧化石墨烯的制備方法制備的氧化石墨烯和石墨烯存在結(jié)構(gòu)缺陷，充放電效率差，分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，分散效果差等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種負(fù)極材料石墨烯的制備方法及其電化學(xué)性能測(cè)試方法，旨在解決現(xiàn)有的氧化石墨烯的制備方法制備的氧化石墨烯和石墨烯存在結(jié)構(gòu)缺陷，充放電效率差，分子結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，分散效果差等問(wèn)題。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種負(fù)極材料石墨烯的制備方法，所述負(fù)極材料石墨烯的制備方法包括以下步驟：

步驟一，稱(chēng)取3g石墨粉和1.5g硝酸鈉，并且量取濃硫酸將其混合在三口燒瓶?jī)?nèi)，在冰水浴條件下進(jìn)行反應(yīng)，并不斷攪拌；再用電子天平稱(chēng)取9g高錳酸鉀分成幾小份小心的加入三口燒瓶中，控制冰水浴的溫度≦20℃，在此條件下用磁子不斷攪拌，等到氧化劑高錳酸鉀添加完畢后，開(kāi)始調(diào)節(jié)溫度；

步驟二，再用電子天平稱(chēng)取高錳酸鉀，將高錳酸鉀一次性加入三口燒瓶中，控制溫度；待其反應(yīng)完全后，往上述三口燒瓶中的反應(yīng)液中加入冰水使其冷卻至室溫；

步驟三，然后滴加30％過(guò)氧化氫溶液進(jìn)行洗滌；之后將反應(yīng)液置于離心管內(nèi)進(jìn)行離心沉淀，過(guò)濾后取出下層固體沉淀，分別用去離子水，鹽酸，無(wú)水乙醇進(jìn)行反復(fù)洗滌，得到的固體產(chǎn)物進(jìn)行真空干燥，取出后將其研磨備用。

進(jìn)一步，所述步驟一中，稱(chēng)取3g石墨粉和1.5g硝酸鈉，并且量取69mL濃硫酸將其混合在三口燒瓶?jī)?nèi)；

等到氧化劑高錳酸鉀添加完畢后，開(kāi)始調(diào)節(jié)溫度至35℃，之后讓其反應(yīng)7h。

進(jìn)一步，所述步驟二中，控制其溫度為35℃，在此條件下讓其反應(yīng)12h；待其反應(yīng)完全后，往上述三口燒瓶中的反應(yīng)液中加入400mL冰水使其冷卻至室溫。

進(jìn)一步，所述步驟三中，滴加3mL 30％過(guò)氧化氫溶液進(jìn)行洗滌；之后將反應(yīng)液置于離心管內(nèi)進(jìn)行離心沉淀，過(guò)濾后取出下層固體沉淀，分別用200ml去離子水，30％濃度的鹽酸，無(wú)水乙醇進(jìn)行反復(fù)洗滌，得到的固體產(chǎn)物在60℃下進(jìn)行真空干燥，取出后將其研磨備用。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述負(fù)極材料石墨烯的制備方法制備的氧化石墨烯。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述氧化石墨烯制備的石墨烯。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述氧化石墨烯制備的電池。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種所述氧化石墨烯的電化學(xué)性能測(cè)試方法，所述電化學(xué)性能測(cè)試方法包括：

(1)將氧化石墨烯和PTFE按照質(zhì)量比為9:1混合均勻，加入10ml乙醇后超聲分散10min，轉(zhuǎn)移到烘箱中于70℃下保持30min，然后取出碾壓成電極片，覆蓋于泡沫鎳上，在手套箱中以金屬鋰片為負(fù)極組裝成扣式電池，取出后，使用Chi760E電化學(xué)工作站，采用循環(huán)伏安測(cè)試方法，在電位0-3V范圍里以不同的速度掃描，從2mV/s到10mV/s的過(guò)程中圖形呈現(xiàn)相似性，氧化石墨烯上的部分含氧基團(tuán)能夠與鋰離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)；

(2)氧化石墨烯的氧化還原反應(yīng)，充電的比容量為390mAh/g，放電的比容量為403.4mAh/g，充放電效率為103.4％；氧化石墨烯由0.1C充放電時(shí)的103.4％效率到1C充放電時(shí)96.6％的效率。

本發(fā)明提供的負(fù)極材料石墨烯的制備方法及其電化學(xué)性能測(cè)試方法，制備石墨烯的方法是化學(xué)氧化還原法，之后將其分散在水和有機(jī)溶劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)中制備成漿料，接著進(jìn)行超聲剝離，最后經(jīng)蒸餾處理得到濃縮后的石墨烯漿料，分散效果較好。本發(fā)明通過(guò)氧化還原的方法制備石墨烯，然后用XRD和SEM對(duì)其進(jìn)行表征，基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以判斷氧化石墨烯作為鋰電池的負(fù)極材料擁有一定的容量，部分含氧基團(tuán)能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)，其在0.1C下的放電比容量有403.4mAh/g，進(jìn)一步利用水熱-溶劑熱還原法制備的石墨烯更為穩(wěn)定，其在0.1C下的放電比容量有782.8mAh/g，其容量保持率較高。改進(jìn)的Hummers制備氧化石墨烯比傳統(tǒng)的Hummers方法增加了硝酸鈉和高錳酸鉀的量，使石墨的氧化更完全，同時(shí)采用二次添加高錳酸鉀的氧化方法，可以使石墨的層間距變得更大，后續(xù)石墨層的剝離更徹底，得到片層少的石墨烯。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的負(fù)極材料石墨烯的制備方法流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的氧化石墨烯的XRD圖譜示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的原料石墨的XRD圖譜示意圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的氧化石墨烯的SEM圖譜示意圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的氧化石墨烯的循環(huán)伏安圖譜示意圖。

圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的氧化石墨烯的0.1C充放電曲線示意圖。

圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的氧化石墨烯1C的充放電曲線圖示意圖。

圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的石墨烯的XRD圖譜示意圖。

圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的石墨烯的SEM圖譜示意圖。

圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的石墨烯的循環(huán)伏安圖譜示意圖。

圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的石墨烯0.1C的充放電曲線示意圖。

圖12是本發(fā)明實(shí)施例提供的石墨烯0.1C到0.4C的充放電曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的負(fù)極材料石墨烯的制備方法包括以下步驟：

S101：稱(chēng)取3g石墨粉和1.5g硝酸鈉，并且量取69mL濃硫酸將其混合在三口燒瓶?jī)?nèi)，在冰水浴條件下進(jìn)行反應(yīng)，并不斷攪拌；再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取9g高錳酸鉀分成幾小份小心的加入上述三口燒瓶中，控制冰水浴的溫度≦20℃，在此條件下用磁子不斷攪拌，等到氧化劑高錳酸鉀添加完畢后，開(kāi)始緩慢調(diào)節(jié)溫度至35℃，之后讓其反應(yīng)約7h；

S102：再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取9g高錳酸鉀，接下來(lái)將稱(chēng)量好的高錳酸鉀快速的一次性加入上述三口燒瓶中，控制其溫度為35℃，在此條件下讓其反應(yīng)12h；待其反應(yīng)完全后，往上述三口燒瓶中的反應(yīng)液中加入約400mL冰水使其冷卻至室溫；

S103：然后緩慢滴加3mL 30％過(guò)氧化氫溶液進(jìn)行洗滌；之后將反應(yīng)液置于離心管內(nèi)進(jìn)行離心沉淀，過(guò)濾后取出下層固體沉淀，分別用200ml去離子水，適量30％濃度的鹽酸，適量無(wú)水乙醇進(jìn)行反復(fù)洗滌，得到的固體產(chǎn)物在60℃下進(jìn)行真空干燥，取出后將其研磨備用。

下面結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步的描述。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要的化學(xué)試劑與實(shí)驗(yàn)儀器

表1化學(xué)原料(試劑)

表2實(shí)驗(yàn)儀器

1.2改進(jìn)Hummers制備氧化石墨烯

準(zhǔn)確稱(chēng)取3g石墨粉和1.5g硝酸鈉，并且量取69mL濃硫酸將其混合在三口燒瓶?jī)?nèi)，在冰水浴條件下進(jìn)行反應(yīng)，并不斷攪拌。再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取9g高錳酸鉀分成幾小份小心的加入上述三口燒瓶中，控制冰水浴的溫度≦20℃，在此條件下用磁子不斷攪拌，等到氧化劑高錳酸鉀添加完畢后，開(kāi)始緩慢調(diào)節(jié)溫度至35℃，之后讓其反應(yīng)約7h，再用電子天平準(zhǔn)確稱(chēng)取9g高錳酸鉀，接下來(lái)將稱(chēng)量好的高錳酸鉀快速的一次性加入上述三口燒瓶中，控制其溫度為35℃，在此條件下讓其反應(yīng)12h。待其反應(yīng)完全后，往上述三口燒瓶中的反應(yīng)液中加入約400mL冰水使其冷卻至室溫，然后緩慢滴加3mL 30％過(guò)氧化氫溶液進(jìn)行洗滌。之后將反應(yīng)液置于離心管內(nèi)進(jìn)行離心沉淀，過(guò)濾后取出下層固體沉淀，分別用200ml去離子水，適量30％濃度的鹽酸，適量無(wú)水乙醇進(jìn)行反復(fù)洗滌，得到的固體產(chǎn)物在60℃下進(jìn)行真空干燥，取出后將其研磨備用。

1.3石墨烯的制備

采用水熱-溶劑熱還原法對(duì)上述氧化石墨烯進(jìn)行還原制得石墨烯，具體是用水和有機(jī)溶劑(乙醇，正丁醇和乙二醇等)配制成混合溶劑在溫度140℃下于反應(yīng)釜中將氧化石墨烯進(jìn)行水熱還原，其中混合溶劑是由無(wú)水乙醇和乙酸乙酯按照體積比5:3進(jìn)行制備，并且將氧化石墨烯分散在無(wú)水乙醇中，然后將其混合在反應(yīng)釜中在140℃下反應(yīng)3h，之后待反應(yīng)釜冷卻至室溫后進(jìn)行過(guò)濾，最后在80℃下真空干燥后制得石墨烯。

1.4電池的制備

將負(fù)極材料石墨烯或石墨烯，導(dǎo)電劑炭黑和粘結(jié)劑PTFE按照質(zhì)量比8:1:1進(jìn)行稱(chēng)量，之后將上述3種物質(zhì)在燒杯中攪拌混合均勻，滴加適量的無(wú)水乙醇后將其在超聲儀下超聲使其混合的更加均勻，接下來(lái)在80℃下干燥使其變成糊狀，再用空心的玻璃管將其在平整的玻璃板上進(jìn)行壓片，將其盡可能的碾壓成大面積的片狀，然后用圓形模具截取部分片狀材料放置在紐扣電池殼里，緊接著在適當(dāng)?shù)膲毫ο聦⒉牧蠅簩?shí)于電池殼內(nèi)，將制備好的電池置于真空干燥箱中進(jìn)行干燥6h，最后在手套箱里進(jìn)行電池的組裝。

2.結(jié)果和討論

2.1氧化石墨烯的表征

2.1.1氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)表征——XRD

圖2是氧化石墨烯樣品的XRD圖，在位于2θ＝24.85°有衍射峰，氧化石墨烯的衍射峰峰形較寬，圖3是石墨的XRD圖，圖中石墨的特征衍射峰強(qiáng)而尖銳，說(shuō)明晶型很好，與石墨的標(biāo)準(zhǔn)XRD圖相比其衍射強(qiáng)度不高，說(shuō)明石墨已經(jīng)被氧化，其結(jié)構(gòu)被強(qiáng)氧化劑破壞所致，而在10°左右的特征峰沒(méi)有出現(xiàn)(10°的衍射峰表示氧化石墨烯為單層)，這說(shuō)明氧化石墨烯可能是多層的結(jié)構(gòu)。

2.1.2氧化石墨烯的形貌表征——SEM

本實(shí)驗(yàn)將合成的氧化石墨烯樣品進(jìn)行了掃描電鏡測(cè)試。圖4分別是放大10000倍，5000倍和2000倍后的SEM圖。從這三幅圖中可以看出所制備的氧化石墨烯樣品顆粒較大，表面不平滑，布滿(mǎn)褶皺，有許多缺陷、凹槽，其邊緣出現(xiàn)卷曲的現(xiàn)象，可以很明顯的看出是多層的氧化石墨烯。

2.2氧化石墨烯在鋰電池中的電化學(xué)性能

2.2.1循環(huán)伏安研究

圖5是氧化石墨烯的循環(huán)伏安曲線。在電位0-3V范圍里以不同的速度掃描，從圖中可以看出，從2mV/s到10mV/s的過(guò)程中圖形呈現(xiàn)相似性，僅有一對(duì)較為明顯的氧化還原峰，表示了鋰離子在材料中的嵌入和嵌出過(guò)程。在2.5V左右有一個(gè)較強(qiáng)的還原峰，這與電池首次充放電曲線有較長(zhǎng)的平臺(tái)是相對(duì)應(yīng)的，當(dāng)以4mV/s進(jìn)行電位掃描時(shí)強(qiáng)還原峰逐漸消失，而在2.75V左右出現(xiàn)較弱的還原峰，并且它與之前的還原峰相比面積小了許多。結(jié)合氧化石墨烯的充放電曲線來(lái)看，可以得出結(jié)論，氧化石墨烯上的部分含氧基團(tuán)能夠與鋰離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，如2.5V、2.75V出現(xiàn)的氧化還原峰。

2.2.2恒流充放電性能研究

圖6是負(fù)極材料石墨烯在0.1C下的首次充放電圖。從圖中可以看出，在0.25V附近有一個(gè)充電平臺(tái)，在1.5V附近有個(gè)放電平臺(tái)，分別對(duì)應(yīng)著氧化石墨烯的氧化還原反應(yīng)。充電的比容量為390mAh/g，放電的比容量為403.4mAh/g，充放電效率為103.4％。

圖7是氧化石墨烯在1C下的首次充放電圖。從圖中可以看出，在1.25V有一個(gè)充電平臺(tái)，在1.5V附近有個(gè)放電平臺(tái)，分別對(duì)應(yīng)著氧化石墨烯的氧化還原反應(yīng)。充電的比容量為44.58mAh/g，放電的比容量為43.08mAh/g，充放電效率為96.6％。從上述兩幅充放電曲線圖中可以看出，氧化石墨烯由0.1C充放電時(shí)的103.4％效率到1C充放電時(shí)96.6％的效率，并且它的放電比容量由403.4mAh/g下降到43.08mAh/g，可能是由于電池中的電解質(zhì)發(fā)生分解，形成電化學(xué)界面膜導(dǎo)致了容量的下降。

2.3負(fù)極材料石墨烯的表征

2.3.1負(fù)極材料石墨烯的結(jié)構(gòu)表征——XRD

圖8是石墨烯樣品的XRD圖，在位于2θ＝24.61°有衍射峰，與之前的氧化石墨烯XRD圖相比，衍射峰略微增強(qiáng)，說(shuō)明其部分含氧基團(tuán)被消除，而其衍射強(qiáng)度與石墨的XRD圖相比顯得較弱，其在10°左右的特征峰沒(méi)有出現(xiàn)，這說(shuō)明石墨烯可能也是多層的結(jié)構(gòu)。

2.3.2負(fù)極材料石墨烯的形貌表征——SEM

本實(shí)驗(yàn)將合成的氧化石墨烯樣品進(jìn)行了掃描電鏡測(cè)試。圖9分別是放大10000倍，5000倍和2000倍后的SEM圖。從這三幅圖中可以看出所制備的石墨烯樣品片層較少，尺寸較大，表面較為光滑，缺陷較少。

2.4負(fù)極材料石墨烯在鋰電池中的電化學(xué)性能

2.4.1循環(huán)伏安研究

圖10是石墨烯的循環(huán)伏安曲線。在電位0-3V范圍里以不同的速度掃描，從圖中可以看出，從0.1mV/s到1mV/s的過(guò)程中圖形存在相似性，各有一對(duì)氧化還原峰，如果掃描速率增加其對(duì)應(yīng)的峰電流也會(huì)隨著增大。在掃描速率為0.1mV/s下氧化峰的電勢(shì)為1.69V，其對(duì)應(yīng)的還原峰的電勢(shì)為0.8V，在掃描速率為1mV/s下氧化峰的電勢(shì)為1.85V，其對(duì)應(yīng)的還原峰的電勢(shì)為0.64V。

2.4.2恒流充放電性能研究

圖11是石墨烯在0.1C下首次充放電圖，從圖中可以看出在1.0V附近有一個(gè)充電平臺(tái)，在2V附近有個(gè)放電平臺(tái)，分別對(duì)應(yīng)著石墨烯的氧化還原反應(yīng)。充電的比容量為746.2mAh/g，放電的比容量為782.8mAh/g，充放電效率為95.3％。

圖12分析：在0.1C倍率下，放電容量為782.8mAh/g；在0.2C倍率下，放電容量583.9mAh/g；在0.4C倍率下，第一次放電容量為416.8mAh/g，第二次放電容量為258.4mAh/g；當(dāng)放電電流從0.1C增加到0.2C時(shí)，這個(gè)過(guò)程中容量保持率為74.5％；當(dāng)放電電流從0.1C增加到0.4C時(shí)，這個(gè)過(guò)程中容量保持率為53.2％。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。