鈦基負(fù)極材料的制備及其改性研究.pdf

1、鈦基負(fù)極材料具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、低毒、原料儲(chǔ)存廣、無污染等優(yōu)點(diǎn)被廣泛認(rèn)為是一類極具潛力的鋰/鈉離子電池負(fù)極材料。盡管TiO2有很多優(yōu)點(diǎn)，但其導(dǎo)電性差及離子在該材料中擴(kuò)散率低的缺點(diǎn)很大程度上影響了鋰離子及鈉離子在TiO2中的嵌入脫出速率。近年來，作為新型鈉離子電池負(fù)極材料，Na2Ti3O7飽受著導(dǎo)電性和電化學(xué)穩(wěn)定性差的影響，且在充放電過程中該材料還存在著結(jié)構(gòu)變形。在這篇論文中，我們以提高TiO2和Na2Ti3O7的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為目的，

2、通過制備不同形貌、不同尺寸及不同晶型的鈦基負(fù)極材料，并對(duì)材料進(jìn)行碳材料的摻雜與包覆來改善材料的電化學(xué)性能。
　　通過水熱法成功合成了具有納米尺寸的銳鈦礦 TiO2。研究表明，納米尺寸的銳鈦礦 TiO2具有良好的電化學(xué)性能。同時(shí)，為了克服材料導(dǎo)電性差的缺陷，用活化碳納米管(FCNTs)對(duì)材料進(jìn)行摻雜。結(jié)果表明，活化碳納米管成功穿插在銳鈦礦 TiO2納米粒子內(nèi)部并形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，有效地提升了材料的電子導(dǎo)電性。通過對(duì)不同摻雜量的復(fù)合材料進(jìn)

3、行電化學(xué)性能分析，我們發(fā)現(xiàn)摻雜量為2％的TiO2/FCNTs納米復(fù)合材料在鋰離子電池中具有最優(yōu)異的電化學(xué)性能。TiO2/FCNTs納米復(fù)合材料在1.0~3.0 V的電壓范圍內(nèi)，5040 mA g-1的電流密度(30 C)下，其首次放電比容量為109.2 mAh g-1，循環(huán)100次后，容量基本沒有衰減。
　　通過一步溶劑熱法成功合成了在鋰離子電池和鈉離子電池中具有優(yōu)異電化學(xué)性能的多級(jí)球形雙晶二氧化鈦負(fù)極材料(anatase@TiO

4、2(B))。結(jié)果表明，anatase@TiO2(B)在鋰離子電池中1.0~3.0 V的電壓范圍內(nèi)，5040 mA g-1的電流密度(30 C)下，其首次放電比容量為114.8 mAh g-1，循環(huán)375次后，其容量仍然保持在91.7 mAh g-1。該材料在鈉離子電池中0.01~2.5 V的電壓范圍內(nèi)，850 mA g-1的電流密度下深度放電后，當(dāng)電流密度降低到85 mA g-1后其放電比容量能保持在168.6 mAh g-1，在170

5、 mA g-1的電流密度下循環(huán)50周后電池放電比容量為131 mAh g-1。
　　通過流變相法成功合成了一種 Na2Ti3O7/C復(fù)合材料。分布規(guī)整的碳材料將單個(gè)分散的 Na2Ti3O7粒子緊密連接起來，在材料外部生成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。相對(duì)于純的Na2Ti3O7材料來說，Na2Ti3O7/C復(fù)合材料在鈉離子電池中具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，在178 mA g-1的電流密度(1 C)下循環(huán)100次后，其放電比容量為111.8 mAh g-1，而