三維納米結(jié)構(gòu)TiO2薄膜電極材料的制備及其在鋰離子電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、TiO2作為鋰離子電池負(fù)極材料，在嵌脫鋰過程中具有體積應(yīng)變?。s3％），可有效地避免鋰枝晶的生長等優(yōu)點(diǎn)，使其在高安全、長循環(huán)壽命的儲能電池領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，該材料固有的低電子電導(dǎo)率和較低的實(shí)際比容量使其電化學(xué)活性不能得到很好地發(fā)揮。本論文從提高TiO2負(fù)極材料的充放電容量、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能等角度出發(fā)，設(shè)計(jì)合成具有納米級3D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的TiO2納米線薄膜電極材料(TiO2-NWs)。同時(shí)采用納米Ag粒子包覆及氫化等離子體技術(shù)

2、對其進(jìn)行改性，以提高材料的電子導(dǎo)電性。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用堿性水熱合成法制備TiO2-NWs薄膜電極，并對其進(jìn)行形貌表征及電化學(xué)性能測試等研究。形貌表征結(jié)果顯示，TiO2納米線的生長方向?yàn)閇100]，直徑為50～70 nm，具有穩(wěn)定的納米級3D網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);電化學(xué)性能測試表明，TiO2-NWs電極具有較高的放電容量，但是其循環(huán)穩(wěn)定性差、容量保持率低，特別是在大電流密度下，循環(huán)性能更不理想，嚴(yán)重影響了其在鋰離子電池中的應(yīng)用

3、。
　　(2)為改善TiO2-NWs材料的電化學(xué)性能，我們采用傳統(tǒng)的銀鏡反應(yīng)法成功地制備出TiO2@Ag-NWs薄膜電極。結(jié)果表明，納米Ag粒子均勻地附載在TiO2納米線表面，其粒徑為10～30 nm;電化學(xué)性能結(jié)果顯示，納米Ag粒子在1.0～3.0V區(qū)間內(nèi)無任何電化學(xué)活性，不會影響TiO2的嵌脫鋰反應(yīng)過程，但可顯著地改善了材料的電子導(dǎo)電性，加快鋰離子和電子的傳輸，同時(shí)增強(qiáng)材料的可逆嵌脫鋰能力，有效地改善了TiO2-NWs材料的循