鈦基負極材料的制備及其改性研究.pdf

1、鈦基負極材料具有化學性質穩(wěn)定、低毒、原料儲存廣、無污染等優(yōu)點被廣泛認為是一類極具潛力的鋰/鈉離子電池負極材料。盡管TiO2有很多優(yōu)點，但其導電性差及離子在該材料中擴散率低的缺點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極材料，Na2Ti3O7飽受著導電性和電化學穩(wěn)定性差的影響，且在充放電過程中該材料還存在著結構變形。在這篇論文中，我們以提高TiO2和Na2Ti3O7的導電性和結構穩(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極材料，并對材料進行碳材料的摻雜與包覆來改善材料的電化學性能。
　　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具有良好的電化學性能。同時，為了克服材料導電性差的缺陷，用活化碳納米管(FCNTs)對材料進行摻雜。結果表明，活化碳納米管成功穿插在銳鈦礦 TiO2納米粒子內部并形成導電網絡，有效地提升了材料的電子導電性。通過對不同摻雜量的復合材料進

3、行電化學性能分析，我們發(fā)現摻雜量為2％的TiO2/FCNTs納米復合材料在鋰離子電池中具有最優(yōu)異的電化學性能。TiO2/FCNTs納米復合材料在1.0~3.0 V的電壓范圍內，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)異電化學性能的多級球形雙晶二氧化鈦負極材料(anatase@TiO

4、2(B))。結果表明，anatase@TiO2(B)在鋰離子電池中1.0~3.0 V的電壓范圍內，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，850 mA g-1的電流密度下深度放電后，當電流密度降低到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復合材料。分布規(guī)整的碳材料將單個分散的 Na2Ti3O7粒子緊密連接起來，在材料外部生成導電網絡。相對于純的Na2Ti3O7材料來說，Na2Ti3O7/C復合材料在鈉離子電池中具有優(yōu)異的電化學性能，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