TiO2鋰離子電池負(fù)極材料的制備及結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的石墨負(fù)極材料相比，銳鈦礦TiO2負(fù)極材料具有較高的工作平臺(tái)電壓（對(duì)鋰電位約1.7V），能夠避免SEI膜的形成，增強(qiáng)電池的安全性，保證電池在在高倍率和較高溫度下正常工作，同時(shí)，二氧化鈦還具有儲(chǔ)量豐富、成本低廉、自放電低、循環(huán)性能倍率性能好等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常具有應(yīng)用前景的電極材料。但是該材料的面臨的最大問(wèn)題是導(dǎo)電性能較差，提高二氧化鈦負(fù)極材料電子導(dǎo)電率和鋰離子擴(kuò)散能力是實(shí)現(xiàn)該材料進(jìn)一步推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。本文以四乙醇鈦為反應(yīng)前驅(qū)物，分別

2、采用氫壓煅燒法和溶劑熱法制備了銳鈦礦TiO2，并通過(guò)有機(jī)碳源的添加和裂解制備了TiO2/C復(fù)合材料，利用XRD、SEM、元素分析等材料結(jié)構(gòu)分析測(cè)試方法和恒電流充放電、循環(huán)伏安法以及電化學(xué)阻抗譜等電化學(xué)測(cè)試技術(shù)對(duì)不同合成條件如不同碳源、不同表面活性劑、不同溶劑熱溫度合成的材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。
　　研究結(jié)果表明，氫壓煅燒法制備得到的TiO2納米顆粒細(xì)小，僅為10nm左右，但團(tuán)聚嚴(yán)重，成為粒徑為2～5μm球狀顆粒，導(dǎo)致材料的

3、容量衰退嚴(yán)重;通過(guò)添加不同碳源乙炔黑、碳黑、科琴黑和氣相生長(zhǎng)碳纖維(VGCF)制備了TiO2/C復(fù)合材料，其中碳源為VGCF時(shí)，復(fù)合材料具有良好的循環(huán)性能和倍率性能，這是由于TiO2附著于VGCF形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，這種結(jié)構(gòu)具有良好的電子導(dǎo)電性和電解液滲透能力。
　　在溶劑熱法中添加表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮K-30(PVP K-30)制備得到的TiO2顆粒尺寸比采用十二烷基硫酸鈉(SDS)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)得到的

4、TiO2尺寸分布更均勻，該尺寸下材料具有相對(duì)較好的電化學(xué)性能;研究不同溶劑熱溫度對(duì)材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響發(fā)現(xiàn)，180℃下得到的TiO2顆粒尺寸最大，循環(huán)穩(wěn)定性最差，120℃和150℃下顆粒尺寸差別不明顯，其中150℃下溶劑熱得到的TiO2顆粒尺寸約為20 nm，且分散均勻，材料具有最優(yōu)的放電比容量和循環(huán)穩(wěn)定性，80次循環(huán)后放電比容量保持有198mAh/g;最后通過(guò)添加導(dǎo)電劑VGCF和表面活性劑PVP K-30原位包碳對(duì)材料電化學(xué)性能