鋰離子電池因為工作電壓高、循環(huán)壽命長、能量密度大、自放電小、無記憶效應等突出優(yōu)點幾乎涉及各個領域,尤其是移動消費類電子產品。負極作為鋰離子電池重要的一部分,直接決定了鋰離子電池的性能。傳統(tǒng)的鋰離子電池負極制備工藝復雜,耗時長,活性物質只占電極的60-90%,且粘結劑阻礙了鋰離子擴散通道,進而影響電化學性能。二氧化鈦（TiO₂）廉價,穩(wěn)定,安全,嵌入和脫出鋰離子體積變化小,被認為是具有極大發(fā)展前景的無添加劑負極材料。因此,本論文旨在鈦箔上原位生長多孔TiO₂涂層,直接用作鋰離子電池負極,并對其進行表面改性,縮短離子擴散路徑,增加反應位點,進而提升儲鋰性能。首先,通過微弧氧化反應,在鈦箔上原位生長多孔TiO₂涂層（¹μm）,豐富的孔結構有利于電解液的擴散,加速鋰離子擴散到電極表面。此外,通過復合碳基導電材料,伴隨著垂直生長在表面的納米片,形成多孔分級結構,縮短離子傳輸路徑,極大地降低了電化學阻抗。儲鋰性能容量提升了3倍,達到600 mAh cm^-3,接近的理論體積比容量638 mA... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池結構示意圖[25]

電子科技大學碩士學位論文4圖1-2鋰離子充放電原理圖[26]1.2.3鋰離子電池負極材料迄今為止，鋰離子電池負極材料已經發(fā)展了數代，人們一直在探索和尋找優(yōu)良的負極材料。一般來說，目前主要研究的鋰離子負極材料有如下幾種：鋰金屬，新型鋰合金，碳材料，氮化物，過渡金屬氧化物，納米氧化物及其他材料[27-31]。選擇鋰離子電池負極材料時，需要滿足以下要求：1.活性材料資源豐富，價格便宜，環(huán)境友好，對人體無毒無害；2.鋰離子在活性材料中的擴散良好，便于進行大倍率充放電；3.具有平穩(wěn)的充放電平臺，即隨著嵌鋰系數的變化，氧化還原電位基本無變化，如此，電池可以平穩(wěn)的進行充放電；4.具有優(yōu)良的表面結構，可以和有機電解液形成薄膜，即形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質薄膜(SEI)；5.合適嵌入鋰離子的電壓區(qū)間，化學性質穩(wěn)定，在形成完整的SEI膜后，不與其和電解質發(fā)生副反應；6.具有優(yōu)良的電子電導和離子電導，減小極化，便于進行大電流充放電；

第一章緒論7圖1-3三種類型的碳包覆的Si納米粒子在鋰嵌入和脫出過程的情況[48]3．二氧化鈦目前研究的大多數負極活性材料的化學勢(μA)都高于電解液的最低未占態(tài)軌道，因此會和電解液接觸并發(fā)生還原反應，形成導電性極差鈍化膜[49]。此過程不僅消耗了電解液，還會引起鋰在負極表面的沉積，最終導致庫倫效率的下降和安全隱患的產生。鈦基負極材料就不具有這種缺點，具有較高的嵌鋰電位。而且其儲量豐富，價格低廉，穩(wěn)定性優(yōu)異，安全受到了電池界的青睞[50]。TiO2的晶體結構決定了它可以接受外來離子的電子，并為外來離子提供空間，例如Li+，H+，Na+等。TiO2的晶型主要有金紅石，銳鈦礦，板鈦礦和TiO2(B)。如圖1-4所示，最常見的晶體為TiO6的八面體結構，其中Ti原子位于八面體中心，O原子位于八面體的六個頂點。就金紅石相的TiO2而言，兩個晶胞點點相連，屬四方晶系，簡單四方點陣，空間群為P4/mmm，金紅石相是最為穩(wěn)定的TiO2晶型結構，于自然界中存在最為廣泛。銳鈦礦型的TiO2，其基本結構單元與金紅石相的TiO2一致，但是基本結構單元是通過共邊相連，同樣屬于四方晶系。較金紅石相的TiO2，銳鈦礦相的TiO2較為不穩(wěn)定，容易在800-900℃下轉變?yōu)榻鸺t石相的TiO2。板鈦礦相的屬于斜方晶系，在板鈦礦晶體結構中，O形成歪曲的四層最緊密堆積，層平行(100)晶面，Ti在八面體空隙中，每個[TiO6]八面體有三個棱角同周圍三個TiO6八面體共用，這些共


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