鋰離子電池負(fù)極材料鈮酸鈦的制備與改性研究.pdf

1、鈮酸鈦負(fù)極材料同鈦酸鋰負(fù)極類似，也是一種理想的嵌入型電極材料。同鈦酸鋰負(fù)極相比，它具有充放電容量高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，是未來(lái)鋰離子電池負(fù)極研發(fā)的熱點(diǎn)。
　　本課題主要研究鈮酸鈦負(fù)極材料的制備與改性，從而得出一種具有優(yōu)異的倍率性能，循環(huán)性能以及高容量與高安全性的新型鋰離子電池負(fù)極材料。本實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)高溫固相法制備鈮酸鈦負(fù)極材料，并對(duì)其最佳合成工藝進(jìn)行優(yōu)化探究，同時(shí)研究了鈮酸鈦負(fù)極材料的摻雜與包覆改性。
　　采用高溫固相法制備Ti

2、Nb2O7負(fù)極材料，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法確定的最佳合成工藝條件為銳鈦礦型TiO2為鈦源，分析純Nb2O5為鈮源，Ti與Nb的物質(zhì)的量的比值為n(Nb):n(Ti)=2.05，然后800℃預(yù)燒6h，1200℃煅燒12h。
　　利用高溫固相反應(yīng)法在最佳合成工藝條件下制備的TiNb2O7負(fù)極材料具有很高的結(jié)晶度和純度，且樣品顆粒呈現(xiàn)較規(guī)則的單斜體型，粒徑均勻，大小為1μm左右；在1.6V左右有穩(wěn)定的電壓平臺(tái)，即典型的兩相反應(yīng)，且絕大多數(shù)容量產(chǎn)

3、生在平臺(tái)區(qū)域；在1C時(shí)首次放電容量為276mAh g-1，10C時(shí)首次放電178mAh g-1，具有很好的倍率性能及很高的充放電容量，在1C循環(huán)50圈后容量保持在146mAh g-1，循環(huán)性能也很好。
　　本文首次對(duì)TiNb2O7進(jìn)行了摻雜改性的研究，對(duì)不同釩摻雜量的TiNb2xVxO7樣品進(jìn)行形貌以及電化學(xué)性能等方面的測(cè)試分析后得出，最佳釩摻雜量為0.02，此時(shí)得到的TiNb1.98V0.02O7樣品具有最佳的離子導(dǎo)電率，在1C

4、和10C時(shí)循環(huán)50圈后，容量分別保持在178mAh g-1，112mAh g-1，具有最好的電化學(xué)性能。
　　本文首次通過(guò)分別對(duì)不同含量的Nb2O5以及 C的包覆量下合成的復(fù)合材料TiNb2O7/Nb2O5/C進(jìn)行電化學(xué)性能方面的對(duì)比分析可以得出，Nb2O5包覆量為3％， C的包覆量為10%是合成TiNb2O7/Nb2O5/C復(fù)合材料樣品的最佳配比；最佳配比條件下合成的TiNb2O7/Nb2O5/C復(fù)合材料樣品具有最好的電化學(xué)性能