鋰離子電池負極材料TiO2與TiO2-GO的制備及電化學性能研究.pdf

1、目前，鋰離子電池在便攜式電子產品中得到廣泛地應用，負極材料常用的是石墨，但是在過充電的情況下存在安全隱患。并且隨著混合動力汽車、純電動汽車以及其他高能量儲能設備的應用，對鋰離子電池的性能提出更高的要求，因此，需要尋找可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)石墨的新負極材料。二氧化鈦（TiO2）對環(huán)境友好，成本低廉、在鋰離子嵌入/脫出的過程中結構穩(wěn)定，以及可以避免金屬鋰的沉積具有更高的安全性，在高能量儲存中具有很大的發(fā)展?jié)摿?。但是TiO2作為鋰離子電池負極材料，存在

2、電子導電性和鋰離子擴散性不佳的缺點，為了彌補這兩點不足，本文從微觀結構以及與導電性好的材料復合的角度出發(fā)，設計合成了中空十面體銳鈦礦TiO2和納米棒自組裝金紅石型TiO2球。以及通過溶劑熱法分別制備了兩種結構不同的TiO2/氧化石墨烯（GO）復合材料。分別研究了他們的儲鋰性能，主要研究結果如下：
　　（1）當HF加入量為0.09mL時，成功通過水熱法制備出具有（001）晶面的中空十面體銳鈦礦TiO2。中空十面體銳鈦礦TiO2展現(xiàn)出

3、優(yōu)異的電化學性能，0.1C下首次放電比容量為196.4mAh·g-1，首次不可逆損失僅為13.29％，表現(xiàn)出良好的結構穩(wěn)定性。
　?。?）為了提高鋰離子擴散率，采用低溫水熱法一步合成納米棒自組裝的金紅石型TiO2微球，納米棒的直徑為40-50nm，球型結構的直徑為30-40μm。本論文提供了一種低溫一步合成金紅石型TiO2分級結構的方法，該方法操作簡單、條件溫和、時間周期短。作為鋰離子電池負極材料，在0.1C條件下首次放電比容量為

4、187.6mAh·g-1。
　?。?）本論文為了提高TiO2的導電性，將其與氧化石墨烯復合，采用乙醇為溶劑熱體系，制備出了兩種不同結構的TiO2/GO復合材料。成功合成了三維結構的TiO2/GO復合物（3DTG），電化學性能測試中3DTG比商業(yè)二氧化鈦P25表現(xiàn)出更高的比容量，0.1C下3DTG首次放電比容量為192.6mAh·g-1，P25為134.0mAh·g-1。以及合成出的為二維片狀的TiO2/GO復合物（TG），TiO2