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

【摘要】：能源消耗的嚴(yán)重與環(huán)境的惡化已經(jīng)受到廣泛的關(guān)注,因此需要開(kāi)發(fā)新型的清潔能源以便解決兩大難題。鋰離子電池因?yàn)榫哂心芰棵芏雀吆脱h(huán)性能好等特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子設(shè)備。為能夠使鋰離子電池廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車和大型能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換裝置,還需要完善鋰離子電池的各項(xiàng)性能尤其是高倍率性能和安全性還有長(zhǎng)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(fù)極材料。然而,鈦氧化物本身的導(dǎo)電性嚴(yán)重地限制其在高倍率的應(yīng)用。為了解決鈦氧化物導(dǎo)電性差的缺點(diǎn),本論文通過(guò)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(fù)合材料以及鈮摻雜TiO_2(B)納米結(jié)構(gòu)用于改善鈦氧化物的整體導(dǎo)電性,實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jié)果如下:(1)鈮摻雜Li_4Ti_5O_(12)-TiO_2核殼微球:用簡(jiǎn)單的水熱法合成Li1.81H0.19Ti2O5×2H2O前驅(qū)體,將前驅(qū)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(shí)電極的放電比容量為176.9 mAh g-1,在20 C時(shí)電極的比容量為141 mAh g-1,在2C的條件下經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后其容量滯留率為87.8%。其電化學(xué)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(dǎo)電率。(2)Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯納米復(fù)合材料:以溶膠凝膠法合成的無(wú)定型二氧化鈦,氫氧化鋰和氧化石墨為反應(yīng)物經(jīng)過(guò)水熱和煅燒過(guò)程得到Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯納米復(fù)合材料。Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯納米復(fù)合材料作為鋰離子電池材料其表現(xiàn)過(guò)出良好的倍率性能,在電流倍率0.2 C時(shí),其容量為194.9 mAh g-1,在電流倍率為10 C時(shí),其容量是68.4 mAh g-1,是鈦酸鋰微球的1.7倍。其電化學(xué)性能的提高歸功于石墨烯具有良好的導(dǎo)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(jié)構(gòu):用溶劑熱法和低溫煅燒制備鈮摻雜TiO_2(B)納米結(jié)構(gòu).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(xué)性能的改善是由于納米結(jié)構(gòu)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(dǎo)電率。
【關(guān)鍵詞】：鈦氧化物 納米結(jié)構(gòu) 高倍率性能 負(fù)極材料 鋰離子電池
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(jiǎn)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(jié)構(gòu)與工作原理12-14
• 1.2.3 鋰離子電池的特點(diǎn)14-15
• 1.3 鋰離子電池負(fù)極材料15-19
• 1.3.1 碳負(fù)極材料15-17
• 1.3.2 合金負(fù)極材料17
• 1.3.3 硅基負(fù)極材料17-18
• 1.3.4 錫基負(fù)極材料18
• 1.3.5 過(guò)渡金屬氧化物負(fù)極材料18-19
• 1.4 鈦氧化物負(fù)極材料19-27
• 1.4.1 鈦酸鋰負(fù)極材料19-20
• 1.4.2 TiO_2負(fù)極材料20-22
• 1.4.3 鈦氧化物負(fù)極材料的制備方法22-24
• 1.4.4 鈦氧化物負(fù)極材料的改性24-27
• 1.5 本論文選題意義及研究?jī)?nèi)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(chǔ)鋰性能研究29-41
• 2.1 引言29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分30-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品30-31
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器31
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟31-32
• 2.2.4 電池的組裝32
• 2.2.5 表征32
• 2.3 結(jié)果與討論32-40
• 2.3.1 物理表征32-36
• 2.3.2 電化學(xué)性能表征36-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯納米復(fù)合材料的制備及其儲(chǔ)鋰性能研究41-52
• 3.1 引言41-42
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分42-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品42-43
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器43
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟43-44
• 3.2.4 電池的組裝44-45
• 3.2.5 表征45
• 3.3 結(jié)果與討論45-50
• 3.3.1 物理表征45-47
• 3.3.2 電化學(xué)性能表征47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 鈮摻雜TiO_2(B)納米結(jié)構(gòu)的制備及其儲(chǔ)鋰性能研究52-62
• 4.1 引言52-53
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分53-55
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品53-54
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器54
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟54
• 4.2.4 電池的組裝54-55
• 4.2.5 表征55
• 4.3 結(jié)果與討論55-60
• 4.3.1 物理表征55-58
• 4.3.2 電化學(xué)性能表征58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻(xiàn)64-72
• 致謝72-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參與基金項(xiàng)目74-76

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