TiO2納米晶聚集體可控合成及電化學(xué)儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、目前,作為便攜式電子產(chǎn)品主要供電電源的鋰離子電池的商業(yè)化碳基材料存在較低首次可逆容量、易產(chǎn)生鋰枝晶引起安全隱患、大電流密度充放電條件下結(jié)構(gòu)易破壞等問(wèn)題,無(wú)法滿足快速增長(zhǎng)的電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)等大功率輸出設(shè)備需求。二氧化鈦由于其充放電過(guò)程中基體材料結(jié)構(gòu)變形小、脫嵌鋰離子平臺(tái)電壓穩(wěn)定、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),作為一種極具應(yīng)用前景的負(fù)極材料受到各國(guó)研究者廣泛關(guān)注。為提高其電化學(xué)性能,可通過(guò)設(shè)計(jì)合成具有特殊形貌及連續(xù)可控相的方式加以實(shí)現(xiàn)。
　　本文

2、通過(guò)調(diào)控前驅(qū)體溶劑配比、有機(jī)添加劑與類型、后續(xù)熱處理溫度等手段合成花狀微米球、單分散微米球、碳包覆二氧化鈦納米晶復(fù)合材料微米球,二氧化鈦納米晶中空三維互連結(jié)構(gòu)及無(wú)模板合成空心球等特殊結(jié)構(gòu)。同時(shí)借助XRD、SEM、TEM、Raman等表征方法研究分析納米晶生長(zhǎng)機(jī)制,再使用循環(huán)伏安法、恒電流充放電試驗(yàn)、電化學(xué)交流阻抗譜等電化學(xué)測(cè)試方法對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行電化學(xué)性能研究。
　　通過(guò)調(diào)控前驅(qū)體溶液中無(wú)水乙醇及水體積比,合成具有合成相組成連續(xù)變化

3、的二氧化鈦納米晶,其產(chǎn)物形貌亦可進(jìn)行調(diào)控,合成花狀微米球及單分散微米球,單分散微球尺寸約為2-3μm。5C下充電比容量為106mAhg-1。
　　使用高聚物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為包覆二氧化鈦的碳源,合成碳包覆二氧化鈦微米球。通過(guò)XRD、TG、SEM等一系列表征手段研究不同熱處理?xiàng)l件下對(duì)合成產(chǎn)物形貌影響,確定最優(yōu)化合成產(chǎn)物熱處理溫度400℃時(shí)形成的碳網(wǎng)層起限制層與導(dǎo)電層雙重作用,控制二氧化鈦粒徑尺寸,同時(shí)提高材料比容量及循環(huán)壽

4、命,在1C倍率恒電流測(cè)試條件下,其充電比容量可達(dá)223mAhg-1。
　　以陽(yáng)離子型表面活性劑十二烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為軟模板合成二氧化鈦納米晶中空三維互連結(jié)構(gòu),通過(guò)XRD、SEM及氮?dú)獾葴匚摳綄?shí)驗(yàn)研究CTAB添加量、水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)合成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及形貌影響。隨后以其作為鋰離子電極材料在30C倍率條件下,充放電40次其充電比容量仍可維持125mAhg-1。
　　根據(jù)奧斯瓦爾德熟化機(jī)制,合成金紅石相二氧化鈦納米晶自組裝