一維納米結(jié)構(gòu)TiO2-碳納米纖維復(fù)合材料的制備和作用鋰離子電池負(fù)極材料的研究.pdf

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

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

3、的電化學(xué)性能。為進(jìn)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(fù)合，實(shí)現(xiàn)一維納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦的負(fù)載化，提高復(fù)合材料整體負(fù)極的電化學(xué)性能成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
　　 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(shù)制備二氧化鈦納米顆粒/碳納米纖維平行復(fù)合纖維膜，再進(jìn)行水熱處理，通過(guò)二氧化鈦納米顆粒的轉(zhuǎn)移并參與化學(xué)反應(yīng)，得到一維納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦/碳納米纖維，并探討制備工藝、組成結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能三者之

4、間的關(guān)系。為了研究不同一維納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦/碳納米纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、晶相結(jié)構(gòu)以及力學(xué)性能、電化學(xué)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(cè)試(CV)、交流阻抗測(cè)試(EIS)恒流充放電循環(huán)等手段，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的表征。研究結(jié)果表明本實(shí)驗(yàn)制備的一維納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦/碳納米纖維復(fù)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