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本论文采用固相法合成Lix Nay Ti6O14(x+y=4)负极材料,分析材料的电化学性能和嵌脱锂动力学过程,并研究碳材料包覆对其结构和电化学性能的影响。具体内容如下:首先,从XRD和TEM结构分析来看有两个物质是纯相分别为Li2Na2Ti6O14和Na2Ti3O7,同时还有三个物质为两到三个相的混合物质分别为Li4Ti6O14,Na Li3Ti6O14和Na3Li Ti6O14。此外,表面形貌对比表明当钠逐渐取代锂时颗粒从方形逐渐变为圆形,再从圆形逐渐变为方形的过程。Li4Ti6O14以其充放电过程中稳定的结构而拥有最高的初始充电比容量达到了141.7m Ah·g-1以及五十周之后最高的容量保持率为97.9%。其次,对Na2Li2Ti6O14进行了扩散系数的测定。循环伏安法测定得到的锂离子嵌入和脱出的扩散系数为6.2254×10-12和4.8715×10-12cm2·s-1。运用交流阻抗法测扩散系数表明,放电和充电的扩散系数在10-12~10-14之间。作为钠离子电池材料50次循环之后的只有70.7m Ah·g-1,平均每周的效率只有86%左右,所以Na2Li2Ti6O14作为钠离子电池负极材料并不理想。再次,确定Na2Li2Ti6O14最佳合成温度为800℃。800℃下合成的Na2Li2Ti6O14具有最小的极化程度和最高的充放电比容量,循环性能的容量保持率也更高。对比1.0-3.0V和0.0-3.0V的原位XRD图谱知道放电到1.0V和放电到0.0VNa2Li2Ti6O14的嵌锂量几乎是一致的,放电到0.0V所产生的额外比容量是形成的SEI膜所造成的。而非原位TEM和XPS结果表明,Na2Li2Ti6O14在充放电之后结构保持相当的好,表明其结构的高度稳定性。最后,通过不同碳源对Na2Li2Ti6O14进行包覆改性。X射线粉末衍射测试结果表明得到的Na2Li2Ti6O14是纯相无杂质的。扫描电镜和透射电镜图片显示出Na2Li2Ti6O14颗粒被碳黑,石墨稀和碳纳米管包裹大大加速电子的通过。而相比较之下,碳纳米管通过形成三维导电结构而大大提高了Na2Li2Ti6O14的电化学性能。