一維納米結構TiO2-碳納米纖維復合材料的制備和作用鋰離子電池負極材料的研究.pdf

1、隨著數(shù)碼科技推動著社會的信息化發(fā)展，人們迫切需要尋找可支持手機、相機、平板電腦等手持移動電子設備實現(xiàn)其功能化、便攜化、小型化的新型可移動能源，因此，具有快速充放電能力、更高容量、更長壽命，且更安全環(huán)保的鋰離子電池倍受各領域的關注，新型電極材料更是成為材料科學科研工作者的研究熱點。
　　 二氧化鈦納米材料具有快速的充放電能力、良好的結構穩(wěn)定性、環(huán)境友好性等優(yōu)點，是一種很有應用前景的鋰離子電池負極材料。為了克服二氧化鈦納米顆粒由于團

2、聚、脫落、晶格失配等問題而造成其電化學性能上的局限性，近年來，研究學者們嘗試使用不同的方法制備具有特殊結構和形貌的二氧化鈦納米結構材料，來提高其用作負極材料的儲鋰能力。其中，一維納米結構的二氧化鈦除了具有納米材料的普遍優(yōu)勢之外，還具有一些獨特的優(yōu)點，如較短的徑向電荷傳輸通道、更多的鋰離子嵌入活性點等。1998年一維二氧化鈦納米管由Kasuga制備成功，近年來不同形態(tài)的一維納米結構二氧化鈦已經(jīng)被制備成功，并驗證了其在儲鋰領域所表現(xiàn)出的優(yōu)越

3、的電化學性能。為進一步提高容量、循環(huán)穩(wěn)定性、快速充放電能力等，與其他性能良好的材料（如碳材料）復合，實現(xiàn)一維納米結構二氧化鈦的負載化，提高復合材料整體負極的電化學性能成為當前研究的熱點。
　　 因此，本課題提出，借鑒傳統(tǒng)的以輥筒接收的靜電紡絲技術制備二氧化鈦納米顆粒/碳納米纖維平行復合纖維膜，再進行水熱處理，通過二氧化鈦納米顆粒的轉移并參與化學反應，得到一維納米結構二氧化鈦/碳納米纖維，并探討制備工藝、組成結構、電化學性能三者之

4、間的關系。為了研究不同一維納米結構二氧化鈦/碳納米纖維的形態(tài)結構、化學組成、晶相結構以及力學性能、電化學性能等，使用了掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、熱失重分析(TG)、伏安循環(huán)測試(CV)、交流阻抗測試(EIS)恒流充放電循環(huán)等手段，對其進行結構和性能的表征。研究結果表明本實驗制備的一維納米結構二氧化鈦/碳納米纖維復合材料中的二氧化鈦的含量約為20％，以納米管狀、納米線狀和納米管與納米線并存的狀態(tài)均勻分散于碳納米纖維的表面和周