题目：锂离子电池正极材料LiFePO4石墨烯的微波液相合成及其电化学性能研究

    磷酸铁锂是一种重要的正极材料的锂离子电池，属于聚阴离子正极材料。与传统的过渡金属氧化物正极材料相比，具有平坦的电压平台，高容量，原料丰富，结构稳定，对环境友好，价格低等优良特性，广阔的正极材料商业前景使它吸引了越来越多的关注。磷酸铁锂的缺点是电子传导性和锂离子的扩散系数低，限制了其大规模应用在锂离子电池的领域。目前的研究主要集中在减小颗粒尺寸，包裹导电材料，掺杂金属离子等方面。而纳米电极材料具有独特的优势，可以很好地解决这些问题。本文利用二维的石墨烯结构特点和优良电性能，通过微波液相法原位合成LiFePO4/石墨烯/碳纳米复合材料。在石墨烯表面合成纳米级LiFePO4晶粒，并在晶体表面包覆碳层，在复合材料中形成三维导电通路，解决LiFePO4晶粒过大，锂离子脱嵌受阻的瓶颈问题。同时研究LiFePO4/石墨烯/碳复合材料的电化学性能，探索石墨烯与无定形碳共同作用形成三维导电通路的机制，揭示正极复合材料中不同碳结构对于复合材料电化学性能的影响规律及提高电传导的机理。

    实验结果表明：微波液相法可以成功还原氧化石墨烯，并在其表面均匀负载LiFePO4纳米圆片。通过改变原料中石墨烯、无定形碳的含量可以调控产物中的晶体形状、晶片尺寸及石墨烯结构。LiFePO4/石墨烯/碳复合材料中晶片为圆盘形，尺寸为50-100 nm。氧化石墨烯在微波辐射下还原，表面形成大量活性点，使得晶体在活性点处形核，而无定形碳的引入在晶体长大过程中避免了团聚，控制尺寸均匀。对LiFePO4/碳、LiFePO4/石墨烯和LiFePO4/石墨烯/碳三种复合材料的形貌、结构与电化学性能进行表征与对比后发现，同时引入石墨烯和无定形碳的LiFePO4复合材料电化学性能最为优异，在0.1C下首次放电容量达到160 mAh g-1（理论容量170 mAh g-1），电池循环100圈后容量保持率为91.25%，平均每圈衰减容量仅占0.09%。LiFePO4/石墨烯/碳不仅具有高电化学活性和可逆稳定性，其倍率性能也得到显著提高。本研究不仅提供了一种简单、安全快速的纳米材料合成方法，同时为锂离子电池以及更多注重活性材料与导电剂间关系的电子器件提供了更多可能性。