TiO-,2-納米結(jié)構(gòu)的合成、改性及儲鋰性能研究.pdf

1、為了滿足不斷增長的應(yīng)用需求，鋰離子二次電池應(yīng)該具備循環(huán)穩(wěn)定性能好，能量密度高，功率密度高等性能。體現(xiàn)在負(fù)極材料方面，則要求負(fù)極材料具有高的循環(huán)容量，鋰離子在電極中的遷移路程要盡可能的短，反復(fù)插入和脫插所引起的體積變化要盡可能小。負(fù)極材料的納米化和結(jié)構(gòu)功能化，認(rèn)為是解決這些問題的有效方法。 本文通過乙醇．水混合溶劑熱和強(qiáng)堿溶劑熱法，分別制備了氧化鈦納米顆粒和納米管，并研究了不同溫度下氧化鈦納米結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變規(guī)律；采用混合溶劑熱法制備了

2、無定型的鈦錫氧化物固溶體負(fù)極材料；通過水解還原過程制備了銀、碳納米管改性二氧化鈦負(fù)極材料類，并且進(jìn)一步系統(tǒng)研究了這些材料的電化學(xué)儲鋰性能。 研究表明二氧化鈦納米顆粒與二氧化鈦納米管顯示出不同的電化學(xué)性能，納米顆粒電極具有比納米管電極小的可逆容量(179mAh/g、245mAh/g)和小的首次不可逆容量損失(316mAh/g、983mAh/g)。交流阻抗測試顯示，鋰離子在納米顆粒相中的擴(kuò)散速率比在納米管相中大，說明納米顆粒結(jié)構(gòu)的擴(kuò)

3、散路程更短。300度煅燒時，二氧化鈦納米管狀結(jié)構(gòu)逐漸坍塌收縮，管徑變?。?00度保溫時，管狀結(jié)構(gòu)慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)殇J鈦型納米氧化鈦顆粒和短棒。電化學(xué)測試顯示這些化合物電極都具有很好的循環(huán)性能。其中TiO<2,>-NTs500電極的首次庫侖效率和30次循環(huán)后容量均為最高，分別為41.2％和115mAh/g，而且鋰離子在其中的遷移也最容易，表明二氧化鈦納米管隨著熱處理溫度的升高，結(jié)構(gòu)由管狀向小顆粒狀轉(zhuǎn)變，電化學(xué)儲鋰性能結(jié)合了納米管高的可逆容量和納米

4、顆粒高的擴(kuò)散速率的優(yōu)點(diǎn)。通過水解和還原過程制備了Ag-TiO<,2>/CNTs材料。電化學(xué)性能測試顯示：30次循環(huán)后Ag-TiO<,2>/CNTs電極顯示172mAh/g的高可逆容量和好的循環(huán)性能，高于相應(yīng)的TiO<,2>、CNTs和TiO<,2>/CNTs的性能。銀的添加不僅增加了電極的導(dǎo)電性，而且動力學(xué)參數(shù)表明，與未加Ag的電極相比，鋰離子更易于在TiO<,2>結(jié)構(gòu)中遷移擴(kuò)散。 按照設(shè)計既具有良好循環(huán)穩(wěn)定性能，又擁有高的容量

5、的鋰離子電池負(fù)極材料思路，采用乙醇．水混合溶劑熱法制備了無定型納米TiO<,2>·SnO<,2>固溶體顆粒，電化學(xué)性能測試顯示納米ZiO<,2>·SnO<,2>電極顯示出比單一TiO<,2>和SnO<,2>電極更好的電化學(xué)性能：首次放電容量為653mAh/g，經(jīng)過30次循環(huán)后容量保持在490mAh/g，平均每次循環(huán)效率損失僅為0.83％，交流阻抗譜測試結(jié)果表明鋰離子在TiO<,2>·SnO<,2>固溶體體相結(jié)構(gòu)中的遷移擴(kuò)散速率要高于在T