鈦基化合物的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子二次電池由于具有比能量高、循環(huán)壽命長和對環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是最具競爭力的一種二次化學(xué)電源。在動(dòng)力鋰離子二次電池的研發(fā)中，高功率和高安全性是選擇電極材料時(shí)必須考慮的因素。鈦基化合物(如二氧化鈦及Li4Ti5O12等鈦酸鹽類)由于其固有的安全優(yōu)勢，可作為目前商品化鋰離子電池中所用碳負(fù)極材料的替代材料。同時(shí)，鈦基化合物易于制備成各種形態(tài)和結(jié)構(gòu)的納米材料，為其高倍率充放電性能的進(jìn)一步提高提供了有利保證。
　　 本論文以銳鈦礦二

2、氧化鈦為原料，采用堿性條件下的水熱法合成了幾種鈦酸鹽納米管(纖維)前驅(qū)體，并在此基礎(chǔ)上制備了一系列鈦基化合物，同時(shí)采用XRD和SEM等手段對其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征，采用恒電流充放電測試、循環(huán)伏安法以及交流阻抗測試研究了其電化學(xué)嵌/脫鋰性能。
　　 論文首先采用鈦酸鈉納米管為前驅(qū)體，與LiNO3.進(jìn)行熔融鹽法離子交換得到鈦酸鋰納米管中間體。先將所得樣品于400℃煅燒，而后進(jìn)行恒電流充放電循環(huán)測試，反應(yīng)4.5h所得產(chǎn)物具有良好的初始

3、放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性，選其進(jìn)行進(jìn)一步的研究。該鈦酸鋰納米管經(jīng)過不同溫度燒結(jié)后得到形貌和組分均不同的Li-Ti-O化合物。電化學(xué)測試表明，400℃和600℃熱處理所得的樣品具有較高的比容量和高倍率性能。循環(huán)伏安測試結(jié)果顯示前者的峰電流與掃速成線性關(guān)系，表明該材料具有贗電容特征。
　　 論文采用鈦酸鈉納米棒為前驅(qū)體，與LiNO3進(jìn)行熔融鹽法離子交換首先得到鈦酸鋰納米棒中間體。該鈦酸鋰納米棒經(jīng)過不同溫度燒結(jié)后得到形貌和組分均不同的Li

4、-Ti-O化合物。電化學(xué)測試表明，600℃熱處理所得的樣品具有較高的比容量和高倍率性能。400℃熱處理所得的樣品具有贗電容特征。
　　 論文最后以銳鈦礦型TiO2粉末、銳鈦礦TiO2納米管和質(zhì)子鈦酸鹽納米管為前驅(qū)體溶膠凝膠法制備了LiTi2(PO4)3，并且以層狀鈦酸鈉納米管為前驅(qū)體制備了NaTi2(PO4)3。電化學(xué)測試表明，選擇層狀質(zhì)子鈦酸鹽納米管為前驅(qū)體時(shí)，所得產(chǎn)物顯示出最高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。以層狀鈦酸鈉納米管為前驅(qū)體