本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池負(fù)極材料介孔尖晶石型鈦酸鋰納米片的制備及改性研究

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【摘要】：尖晶石型Li4Ti5Oi2 (LTO)作為一種“零應(yīng)變”材料,由于其電壓平臺(tái)高、循環(huán)性能好、成本低、安全等一系列優(yōu)點(diǎn),成為研究的熱點(diǎn),被看作是最具應(yīng)用價(jià)值的鋰離子電池負(fù)極材料之一。然而,此材料的低導(dǎo)電率嚴(yán)重限制了它的應(yīng)用。本文以改善尖晶石型LTO倍率性能為目的,首次利用無(wú)模板的簡(jiǎn)單水熱法制備了介孔尖晶石型LTO納米片,并對(duì)其進(jìn)行了改性研究。首先,本文通過(guò)水熱法制備出了性能優(yōu)良的介孔尖晶石型LTO納米片。研究表明,由于介孔結(jié)構(gòu)能夠?yàn)榛钚晕镔|(zhì)和電解質(zhì)溶液提供足夠的通道,使其充分接觸反應(yīng),促進(jìn)Li+與電子傳輸,提高材料容量及倍率性能,相比于普通的片狀鈦酸鋰納米片材料,所制備的尖晶石型LTO介孔納米片材料表現(xiàn)出了更好的表面鋰存儲(chǔ)反應(yīng)及優(yōu)異的電化學(xué)性能,在1.0～2.5V (vs. Li+/Li)電壓范圍內(nèi),1C條件下,其可逆容量高達(dá)169 mAh/g,甚至在30C條件下,其容量仍可保持140 mAh/g。為進(jìn)一步改善所合成尖晶石型LTO介孔納米片的電化學(xué)性能,我們通過(guò)化學(xué)沉積法,將所制備的單相LTO材料與Ag進(jìn)行了復(fù)合,得到了介孔尖晶石型LTO/Ag納米片復(fù)合材料。Ag的存在能夠有效提高樣品的電導(dǎo)率,進(jìn)而改善材料的倍率性能。研究表明,相比于所制備的單相LTO材料,LTO/Ag復(fù)合材料的電化學(xué)性能得到了有效改善,在1.0-2.5V (vs.Li+/Li)電壓范圍內(nèi),1C條件下,其可逆容量高達(dá)174 mAh/g,甚至在30C條件下,其容量仍可保持150 mAh/g。最后,Ti02作為一種理想的儲(chǔ)鋰材料,具有Li+嵌入／脫嵌速度快、體積變化小、理論容量高(336 mAh g-1)等優(yōu)點(diǎn),因此我們利用水熱法,通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)原料Li、Ti摩爾比,合成了介孔尖晶石型LTO/rutile-TiO2納米片復(fù)合材料。研究表明,相比于所制備的LTO/Ag復(fù)合材料,介孔尖晶石型LTO/rutile-TiO2復(fù)合納米片材料表現(xiàn)出了更優(yōu)異的電化學(xué)性能,在1.0～3.0V (vs. Li+/Li)電壓范圍內(nèi),1C條件下,其可逆容量高達(dá)179 mAh/g,甚至在30C條件下,其容量仍可保持155 mAh/g。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 尖晶石 鈦酸鋰 介孔 納米片 改性
【學(xué)位授予單位】：遼寧大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ131.11;TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第1章 緒論13-33
• 1.1 引言13
• 1.2 鋰離子電池簡(jiǎn)介13-16
• 1.2.1 鋰離子電池發(fā)展歷程14
• 1.2.2 鋰離子電池結(jié)構(gòu)與工作原理14-16
• 1.2.3 鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)16
• 1.3 鋰離子電池負(fù)極材料概述16-20
• 1.3.1 鋰離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展17-18
• 1.3.2 碳材料研究進(jìn)展18-20
• 1.4 尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)的研究進(jìn)展20-23
• 1.4.1 尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與儲(chǔ)能機(jī)理20-22
• 1.4.2 尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)的制備方法22-23
• 1.5 尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)的改性23-28
• 1.5.1 表面修飾24-26
• 1.5.2 離子摻雜26-27
• 1.5.3 制備不同形貌的LTO納米材料27-28
• 1.5.4 制備多孔材料28
• 1.6 尖晶石型LTO作為負(fù)極材料的應(yīng)用進(jìn)展28-31
• 1.7 本文的立題思想和主要內(nèi)容31-33
• 第2章 介孔尖晶石型LTO納米片的制備及其電化學(xué)行為研究33-51
• 2.1 引言33-34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分34-38
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料34
• 2.2.2 主要儀器34-35
• 2.2.3 介孔尖晶石型LTO納米片的制備35
• 2.2.4 電池的組裝35-36
• 2.2.5 電極材料的表征及電化學(xué)性能測(cè)試36-38
• 2.3 結(jié)果與討論38-50
• 2.3.1 物理表征38-43
• 2.3.2 電化學(xué)性能測(cè)試43-50
• 2.4 本章小結(jié)50-51
• 第3章 尖晶石型LTO/Ag介孔復(fù)合納米片的制備及其電化學(xué)行為研究51-62
• 3.1 引言51
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分51-53
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料51-52
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器52
• 3.2.3 尖晶石型LTO/Ag介孔復(fù)合納米片的制備52-53
• 3.2.4 電池的組裝53
• 3.3 結(jié)果與討論53-60
• 3.3.1 物理表征53-55
• 3.3.2 電化學(xué)性能測(cè)試55-60
• 3.4 本章小結(jié)60-62
• 第4章 介孔尖晶石型LTO/rutile-TiO_2復(fù)合納米片的制備及其電化學(xué)行為研究62-73
• 4.1 引言62
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分62-64
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料63
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器63-64
• 4.2.3 尖晶石型LTO/rutitle-TiO_2介孔納米片的制備64
• 4.2.4 電池的組裝64
• 4.2.5 電極材料的表征及電化學(xué)性能測(cè)試64
• 4.3 結(jié)果與討論64-71
• 4.3.1 物理表征65-66
• 4.3.2 電化學(xué)性能測(cè)試66-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 第5章 結(jié)論與展望73-75
• 5.1 結(jié)論73-74
• 5.2 展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻(xiàn)76-85
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加科研情況85

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 Lijun Gong;Yuxi Chen;Hongjiang Yu;Hongbo Liu;Caifu Li;Zhi-Quan Liu;;Carbon-coated Li_4Ti_5O_(12) Anode Materials Synthesized Using H_2TiO_3 as Ti Source[J];Journal of Materials Science & Technology;2014年11期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 葛昊;尖晶石型鈦酸鋰的制備及電化學(xué)行為[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：635562