钛基氧化物/CNT负极多孔纳米复合材料的制备及其电化学性能研究

被引量 : 0次 | 上传用户:zhulixiao66
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
钛基氧化物(TiO2、Li4Ti5O12)因比容量较高、安全性能好、循环性能稳定、可快速充放电、廉价易得、环境友好,被视为最有发展前景的锂离子电池负极材料。但由于电子、离子电导率低,纳米颗粒易团聚等因素严重限制了其实际应用。本文通过与碳纳米管(CNTs)复合,构筑了具有互穿结构和电缆结构的TiO2/CNT、Li4Ti5O12/CNT纳米复合材料,改善了钛基氧化物电子、离子电导率低,纳米颗粒易团聚等现象,从而提高了钛基氧化物(TiO2、Li4Ti5O12)的电化学性能,并运用多种分析测试手段对复合材料的形貌与结构进行表征,详细研究了复合材料的电化学性能,探讨了复合材料的两相在电化学反应过程中的协同作用机制及其结构与电化学性能之间的关系,为新型锂离子电池负极材料的研究、开发与应用提供了理论基础。具体研究内容如下:1.以TiCl3为钛源,采用水热法和后续的热处理,制备了混相(锐钛矿/金红石)TiO2@CNT多孔纳米复合材料。此电极材料在100 mA/g电流密度下循环200圈后容量可达363.6 mAh/g;在2000 mA/g电流密度下循环2000圈后容量仍保持在153.3 mAh/g。此外,该材料在500 mA/g电流密度下,高温(55℃)和低温(0℃)循环300圈后容量分别保持在443和84.5 mAh/g。结果表明:复合材料中存在的少量金红石TiO2可以提高电荷的分散速率,有利于锂离子、电子的快速传输,从而使复合材料具有高的电容量、优异的高低温循环性能、良好的倍率性能和循环稳定性。2.以钛酸丁酯为钛源,采用浸渍饱和吸附、溶胶凝胶及热处理方法,构建了具有互穿结构的CNT@TiO2多孔纳米复合材料。电化学研究表明:该复合材料在100 mA/g电流密度下循环200圈后容量可达523.4 mAh/g;即使在2000 mA/g电流密度下循环2000圈后容量仍高达189.9 mAh/g。此外,在500 mA/g电流密度下,高温(55℃)和低温(0℃)循环400圈后容量分别可保持在607.8、188.5mAh/g。其电化学性能远远优于水热法制备的混相(锐钛矿/金红石)TiO2@CNT多孔纳米复合材料。这可能是由于该类复合材料具有特殊的互穿和多孔结构,不仅能够缩短锂离子和电子的传输距离,使锂离子和电子与电极材料接触充分,提供更多的锂存储位点,而且也为电解质与电极材料提供了更大的接触面积,能够进行快速的充放电;此外,复合材料中两相兼容性好,结构稳定,并具有良好的机械强度和柔韧性,能够缓解电极材料在长时间充放电过程中的应力,从而使该类材料在宽的电化学窗口内具有高的电容量、良好的倍率性能和循环稳定性,是一类非常有应用前景的锂离子电池负极材料。3.以钛酸丁酯为钛源,氢氧化锂为锂源,通过浸渍饱和吸附,溶胶凝胶、低温回流及热处理,制备了CNT@Li4Ti5O12多孔纳米复合电缆。此复合材料因具有高的导电性、大的比表面积、特殊的电缆结构及丰富的孔结构,展现出高的比容量、良好的循环稳定性和倍率性能。在200 mA/g的电流密度下循环200圈后容量可达322.5 mAh/g,在2000 mA/g的电流密度下循环2000圈后容量仍高达198.7 mAh/g。
其他文献
庆贺李凌同志八十寿辰赵庆祝李凌同志的八十寿辰,首都的文艺界和音乐界为他举行了庆祝会和学术思想研讨会,我因病没有能参加学术研讨会,朋友们要我写一篇文章,按理说,我和李凌同志
<正>"郭家海名师工作室"是专门研究中小学写作教学的工作室,领衔全国中语会"十二五"重点写作课题,下辖三十个子课题,系统研究小学—初中—高中写作教学。"高考美文写作学院"
最近,许多生物可降解的聚合物通过制得纳米线,使得表面形貌图案化,以改变聚合物表面的接触角,最终改变细胞在这些具有纳米线状结构表面上的生长行为。因此研究纳米受限空间内
近年来,以危险方法危害公共安全罪的适用范围不断扩张,使得该罪有向口袋罪发展的倾向。本文在肯定该罪立法价值的基础上,针对该罪在实践中扩张适用的问题,从犯罪构成要件的角
目的探讨过敏性鼻炎的食疗方法。方法针对过敏性鼻炎患者不同临床表现和处在本病的不同发生阶段,进行中医辩证来进行食疗。结果通过对患者进行中医辨证食疗,过敏性鼻炎患者的
奥运吉祥物的设计是奥运会成功举办不可或缺的重要组成部分和必要元素。作为平面到立体的延展,奥运会吉祥物的设计已经成为了一种艺术表现形式,它用自己特有的优势担任着传播
闽台文化同根同源,80%的台湾居民的祖籍地在福建。一部部族谱记录了福建各姓氏祖先迁徙台湾、发展台湾经济的历史轨迹,利用、发挥族谱所特有的血缘文化价值,以谱为媒,加强海
<正>"郭家海名师工作室"是专门研究中小学写作教学的工作室,领衔全国中语会"十二五"重点写作课题,下辖三十个子课题,系统研究小学—初中—高中写作教学。"高考美文写作学院"
作为铁路运输企业,神华包神铁路公司对办公的要求不仅局限于纸质化办公,更希望依托互联网,创造方便、快捷、高效、节约的办公环境。随着铁路信息化建设的全面开展,通过利用网
<正>以问答体例阐述中国音乐历史发展的全貌,涵括了古代、近代、现代及当代音乐的历史脉络;以突出各个历史时期音乐文化概貌与学科基础知识为特色,涵盖中国音乐史学领域的发