本文關鍵詞：鈦氧化物納米復合材料的制備及其電化學性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：能源消耗的嚴重與環(huán)境的惡化已經(jīng)受到廣泛的關注,因此需要開發(fā)新型的清潔能源以便解決兩大難題。鋰離子電池因為具有能量密度高和循環(huán)性能好等特點而被廣泛的應用于手機、筆記本電腦、數(shù)碼相機等便攜式電子設備。為能夠使鋰離子電池廣泛地應用于電動汽車和大型能量存儲和轉換裝置,還需要完善鋰離子電池的各項性能尤其是高倍率性能和安全性還有長循環(huán)性能。鈦氧化物由于有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性成為最有潛力的鋰離子電池負極材料。然而,鈦氧化物本身的導電性嚴重地限制其在高倍率的應用。為了解決鈦氧化物導電性差的缺點,本論文通過制備鈮摻雜Li_4Ti_5O_(12)-TiO_2核殼微球、Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯納米復合材料以及鈮摻雜TiO_2(B)納米結構用于改善鈦氧化物的整體導電性,實驗結果表明,制備的材料在容量、倍率和循環(huán)穩(wěn)定上都有一定的改善。主要結果如下:(1)鈮摻雜Li_4Ti_5O_(12)-TiO_2核殼微球:用簡單的水熱法合成Li1.81H0.19Ti2O5×2H2O前驅體,將前驅體煅燒得到鈮摻雜Li_4Ti_5O_(12)-TiO_2核殼微球。微球尺寸大小在1μm左右,微球表面納米片的厚度和寬度分別為10~20 nm和30~40 nm。鈮摻雜Li_4Ti_5O_(12)-TiO_2核殼微球作為作為電極材料表現(xiàn)出良好的高倍率性能和循環(huán)性能,在0.5 C時電極的放電比容量為176.9 mAh g-1,在20 C時電極的比容量為141 mAh g-1,在2C的條件下經(jīng)過100次循環(huán)后其容量滯留率為87.8%。其電化學性能的改善歸功于摻雜鈮元素能夠增加載流子數(shù)量從而提高材料的電子導電率。(2)Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯納米復合材料:以溶膠凝膠法合成的無定型二氧化鈦,氫氧化鋰和氧化石墨為反應物經(jīng)過水熱和煅燒過程得到Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯納米復合材料。Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯納米復合材料作為鋰離子電池材料其表現(xiàn)過出良好的倍率性能,在電流倍率0.2 C時,其容量為194.9 mAh g-1,在電流倍率為10 C時,其容量是68.4 mAh g-1,是鈦酸鋰微球的1.7倍。其電化學性能的提高歸功于石墨烯具有良好的導電性,有利于電子的傳輸,最終提高材料的高倍率性能。(3)鈮摻雜TiO_2(B)納米結構:用溶劑熱法和低溫煅燒制備鈮摻雜TiO_2(B)納米結構.納米片的厚度為幾納米。其作為電池材料表現(xiàn)良好的倍率性能,0.2 C和1 C的容量分別為315 mAh g-1和129.9 mAh g-1。其電化學性能的改善是由于納米結構極大地提高其表面積,從而利于與電解液的接觸,摻雜鈮元素能夠增加載流子數(shù)量從而提高材料的電子導電率。
【關鍵詞】：鈦氧化物 納米結構 高倍率性能 負極材料 鋰離子電池
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-29
• 1.1 前言10-11
• 1.2 鋰離子電池簡介11-15
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 鋰離子電池的結構與工作原理12-14
• 1.2.3 鋰離子電池的特點14-15
• 1.3 鋰離子電池負極材料15-19
• 1.3.1 碳負極材料15-17
• 1.3.2 合金負極材料17
• 1.3.3 硅基負極材料17-18
• 1.3.4 錫基負極材料18
• 1.3.5 過渡金屬氧化物負極材料18-19
• 1.4 鈦氧化物負極材料19-27
• 1.4.1 鈦酸鋰負極材料19-20
• 1.4.2 TiO_2負極材料20-22
• 1.4.3 鈦氧化物負極材料的制備方法22-24
• 1.4.4 鈦氧化物負極材料的改性24-27
• 1.5 本論文選題意義及研究內容27-29
• 第二章 鈮摻雜Li_4Ti_5O_(12)?TiO_2核殼微球的制備及其儲鋰性能研究29-41
• 2.1 引言29-30
• 2.2 實驗部分30-32
• 2.2.1 實驗藥品30-31
• 2.2.2 實驗儀器31
• 2.2.3 實驗步驟31-32
• 2.2.4 電池的組裝32
• 2.2.5 表征32
• 2.3 結果與討論32-40
• 2.3.1 物理表征32-36
• 2.3.2 電化學性能表征36-40
• 2.4 本章小結40-41
• 第三章 Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯納米復合材料的制備及其儲鋰性能研究41-52
• 3.1 引言41-42
• 3.2 實驗部分42-45
• 3.2.1 實驗藥品42-43
• 3.2.2 實驗儀器43
• 3.2.3 實驗步驟43-44
• 3.2.4 電池的組裝44-45
• 3.2.5 表征45
• 3.3 結果與討論45-50
• 3.3.1 物理表征45-47
• 3.3.2 電化學性能表征47-50
• 3.4 本章小結50-52
• 第四章 鈮摻雜TiO_2(B)納米結構的制備及其儲鋰性能研究52-62
• 4.1 引言52-53
• 4.2 實驗部分53-55
• 4.2.1 實驗藥品53-54
• 4.2.2 實驗儀器54
• 4.2.3 實驗步驟54
• 4.2.4 電池的組裝54-55
• 4.2.5 表征55
• 4.3 結果與討論55-60
• 4.3.1 物理表征55-58
• 4.3.2 電化學性能表征58-60
• 4.4 本章小結60-62
• 結論62-64
• 參考文獻64-72
• 致謝72-74
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及參與基金項目74-76

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 唐偉家;導電納米復合材料[J];合成材料老化與應用;2001年02期

2 李興田;聚酰胺6納米復合材料的新進展[J];化學工業(yè)與工程技術;2001年02期

3 李淑玉;導電納米復合材料[J];建材工業(yè)信息;2001年10期

4 ;可溶性納米復合材料[J];技術與市場;2001年04期

5 錢紅梅,郝成偉;粘土/有機納米復合材料的研究進展[J];皖西學院學報;2002年02期

6 王珂,朱湛,郭炳南;聚對苯二甲酸乙二醇酯/蛭石納米復合材料的制備[J];應用化學;2003年07期

7 鐘厲,韓西;納米復合材料的研究應用[J];重慶交通學院學報;2003年03期

8 金延;納米復合材料及應用[J];金屬功能材料;2004年06期

9 ;美國納米復合材料需求將增長[J];橡塑技術與裝備;2008年03期

10 趙中堅;王強華;;汽車中的納米復合材料:研究活動及商業(yè)現(xiàn)狀[J];玻璃鋼;2008年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖紅梅;楊洋;李元慶;鄭斌;付紹云;;功能納米復合材料研究進展[A];第十五屆全國復合材料學術會議論文集（上冊）[C];2008年

2 葛嶺梅;周安寧;李天良;曲建林;;礦物納米復合材料的研究進展[A];新世紀 新機遇 新挑戰(zhàn)——知識創(chuàng)新和高新技術產業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

3 馬永梅;;塑料/膨潤土納米復合材料市場應用[A];2003年中國納微粉體制備與技術應用研討會論文集[C];2003年

4 陳潔;徐曉楠;楊玲;;納米復合材料的阻燃研究[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

5 趙海波;徐波;王俊勝;王玉忠;;主鏈含磷阻燃共聚酯/硫酸鋇納米復合材料的研究[A];2009年中國阻燃學術年會論文集[C];2009年

6 張忠;;多級次多尺度納米復合材料力學性能研究[A];2010年第四屆微納米海峽兩岸科技暨納微米系統(tǒng)與加工制備中的力學問題研討會摘要集[C];2010年

7 盧小泉;;基于納米復合材料的電化學生物傳感器[A];第六屆海峽兩岸分析化學會議摘要論文集[C];2010年

8 周安寧;楊伏生;曲建林;李天良;葛嶺梅;;礦物納米復合材料研究進展[A];納米材料和技術應用進展——全國第二屆納米材料和技術應用會議論文集（下卷）[C];2001年

9 上官文峰;;納米復合材料的構筑及其光催化性能[A];納微粉體制備與應用進展——2002年納微粉體制備與技術應用研討會論文集[C];2002年

10 林鴻福;;加速聚合物/粘土納米復合材料的產業(yè)化進程[A];浙江省科協(xié)學術研究報告——浙江優(yōu)勢非金屬礦產資源的開發(fā)利用研究論文集[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋玉春;納米復合材料能否風行？[N];中國石化報;2005年

2 李聞芝;納米復合材料產業(yè)化研討會將開[N];中國化工報;2004年

3 李偉;汽車用上納米復合材料部件[N];中國化工報;2004年

4 渤海投資 周延;武漢塑料 突破60日均線壓制[N];證券時報;2004年

5 唐偉家 吳汾 李茂彥;尼龍納米復合材料的開發(fā)和市場[N];中國包裝報;2008年

6 華凌;納米復合材料提升自充電池性能[N];中國化工報;2014年

7 塑化;聚合物系納米復合材料發(fā)展前景廣闊[N];國際商報;2003年

8 唐偉家 吳汾 李茂彥;尼龍納米復合材料的開發(fā)和包裝應用[N];中國包裝報;2008年

9 本報記者 王海霞;納米復合材料將廣泛應用到新能源領域[N];中國能源報;2009年

10 劉霞;高效存儲氫的納米復合材料研制成功[N];科技日報;2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李念武;鋰硫二次電池用碳基含硫正極材料的研究[D];南京航空航天大學;2013年

2 夏雷;尼龍6及其納米復合材料的熱氧穩(wěn)定性研究[D];浙江大學;2013年

3 杜青青;高效熒光碳點合成及其功能復合材料研究[D];山東大學;2015年

4 劉江濤;四種納米復合材料的制備及其電化學和電化學傳感研究[D];西北大學;2015年

5 李蘇原;SnO_2/C納米復合材料的制備及其儲鋰性能研究[D];蘭州大學;2015年

6 郭改萍;環(huán)境友好大豆蛋白質材料改性研究[D];北京化工大學;2015年

7 孫遜;新型介孔無機物/聚苯胺納米復合材料的制備及其性能研究[D];蘭州大學;2012年

8 卜小海;螺旋聚炔基納米復合材料的制備及其紅外輻射性能研究[D];東南大學;2015年

9 王洪賓;LiFePO_4/C納米復合材料的設計、合成及其儲鋰性能研究[D];吉林大學;2015年

10 楊慧;基于溶劑澆鑄法和沉積法改性的聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）[D];上海大學;2015年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 易華玉;納米復合材料和酶放大構建凝血酶電化學適體傳感器的研究[D];西南大學;2015年

2 于丹;BaTiO_3基介電陶瓷和納米復合材料的制備及性能研究[D];浙江大學;2015年

3 王超;PVC納米復合材料的制備及其性能研究[D];河北大學;2015年

4 譚麗莎;功能化磁性納米復合材料的制備及其對Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）的選擇性去除研究[D];浙江大學;2015年

5 杜青;鋯基納米復合材料深度凈化水體中的微量重金屬[D];燕山大學;2015年

6 王正奇;硫化鋅納米復合材料的制備、表征及性質研究[D];陜西科技大學;2015年

7 明洪濤;TiO_2/Au核殼納米復合材料的制備及其光學性質研究[D];東北師范大學;2015年

8 趙元旭;多壁碳納米管/聚碳酸酯復合材料的制備與性能研究[D];鄭州大學;2015年

9 孫藝銘;金/碳納米復合材料生物傳感器檢測多藥耐藥基因MDR1及其表達蛋白ABCB1的實驗研究[D];福建醫(yī)科大學;2015年

10 陳亞;基于碳納米復合材料及β-環(huán)糊精對手性小分子識別研究[D];西南大學;2015年

  本文關鍵詞：鈦氧化物納米復合材料的制備及其電化學性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：327665