可充鎂鋰混合離子電池二氧化鈦正極材料的研究.pdf

1、金屬鎂具有能量密度高、理論比容量大、加工處理安全、價格低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點，以金屬鎂作為負(fù)極的可充鎂電池有望成為新一代大負(fù)荷儲能電池。但二價鎂離子因半徑小、電荷密度大、溶劑化嚴(yán)重等問題使得鎂離子在材料中的固態(tài)擴散速率非常緩慢，因而可用于可充鎂電池的正極材料非常有限?？沙滏V鋰混合電池是以金屬鎂作為負(fù)極，嵌鋰材料作為正極，鋰鹽、鎂鹽混合溶液作為電解液的新型電池體系。它以金屬鎂作為負(fù)極具有可充鎂電池的種種優(yōu)勢，同時正極使用鋰離子進(jìn)行嵌入脫出解

2、決了嵌鎂材料有限的問題，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。本文首次將不同晶型的二氧化鈦?yīng)用于可充鎂鋰混合電池中，并研究了其電化學(xué)性能和充放電機理。
　　（1）以商業(yè)化納米銳鈦礦 TiO2作為正極材料，0.5 mol L-1 Mg(BH4)2+1.5 mol L-1LiBH4/TG作為電解液，金屬鎂作為負(fù)極組裝成可充鎂鋰混合電池。該電池在充放電速率為0.2 C時的首次放電容量為155.8 mAh/g，循環(huán)500次后的放電容量為135.5 mAh/

3、g，容量保持率可達(dá)87%左右，當(dāng)電池達(dá)到穩(wěn)定后，其庫倫效率達(dá)到99.9%以上，具有優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性和可逆性。此外，該電池在2C的充放電速率下仍有97.9 mAh/g的放電容量，同時在1 C和1.5 C的高倍率充放電速率下，容量可達(dá)125 mAh/g和115 mAh/g，并且可以穩(wěn)定循環(huán)1900次以上，具有優(yōu)異的倍率性能。
　　（2）用水熱-煅燒法合成了具有介孔結(jié)構(gòu)的一維TiO2(B)納米片，并以之為正極材料，0.5 mol L-1

4、 Mg(BH4)2+1.5 mol L-1 LiBH4/TG為電解液，金屬鎂為負(fù)極組裝成了可充鎂鋰混合電池。該電池在充放電速率為0.1 C時的首次放電容量可達(dá)197.3 mAh/g，穩(wěn)定之后的平均放電容量為185 mAh/g左右，每次循環(huán)的容量衰減只有0.03 mAh/g，而且效率幾乎接近100%，具有非常好的可逆性。此外，該電池同樣具有優(yōu)異的倍率性能，在充放電速率為1 C時可穩(wěn)定循環(huán)3000次以上，平均放電容量在130 mAh/g左右