鈦酸鋰-碳納米纖維鋰離子電池負極材料的制備與性能研究.pdf

1、環(huán)境問題的日益突出和數(shù)字化時代的強烈沖擊對開發(fā)新的能源存儲裝置提出了更加嚴峻的要求，隨著綠色環(huán)保的電動交通工具的快速普及，同時迎合移動電子設(shè)備輕量化、小型化的發(fā)展趨勢，開發(fā)具有高性能、高比容量的新一代鋰離子電池勢在必行。商業(yè)化的碳基負極材料容易形成鋰枝晶，造成安全隱患。具有“零應(yīng)變材料”之稱的鈦酸鋰(Li4Ti5O12，記作LTO)具有體積變化小、充放電平臺高、安全性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)點，被認為是代替碳材料的優(yōu)良選擇，但卻由于理論容量小

2、、電子導(dǎo)電率低的缺點限制了它的實際應(yīng)用。
　　本文結(jié)合靜電紡絲技術(shù)和水熱法，采用氫氧化鋰水溶液與電紡的銳鈦礦二氧化鈦/碳納米纖維(A-TiO2/CNFs)進行水熱反應(yīng)，再經(jīng)過高溫煅燒處理，制備了納米化的LTO/CNFs柔性負極材料，同時利用A-TiO2改性處理了LTO/CNFs，獲取了電學(xué)性能更加優(yōu)異的兩相LTO-TiO2/CNFs電極，并探討了不同的工藝參數(shù)對材料的表面形貌、化學(xué)組成以及電化學(xué)性能等性質(zhì)的影響。研究表明，水熱過程

3、中A-TiO2顆粒與氫氧化鋰、水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，高溫高壓環(huán)境下實現(xiàn)從CNFs內(nèi)部遷移-溶蝕-成核-生長的過程，高溫處理后獲得了結(jié)晶性好的LTO/CNFs復(fù)合材料。A-TiO2遷移過程中遺留下微孔有利于材料電學(xué)性能的提高。LTO最佳的結(jié)晶溫度為600℃，其結(jié)晶度隨著水熱時間的延長、水熱溫度的提高而增加。LTO/CNFs的表面形貌受到水熱堿濃度和水熱反應(yīng)時間的協(xié)同影響，負載在碳納米纖維上納米顆粒的尺寸隨水熱溫度的提高而增大，在過高的水熱溫