论文部分内容阅读
随着社会的不断发展,锂离子电池以其独特的储能及充放电优势正在逐步的占领社会发展的潮头。与现存各类储能电池,如锌锰电池、铅酸电池、太阳能电池等相比较,锂离子电池具有很多优点,如:电压平台高、倍率性能好、储存容量大、循环寿命长、环境友好等等。目前,锂离子电池已经广泛应用在手机、电脑、汽车及城市公交车等领域。目前,市场上大规模生产的钾离子电池正极材料多为磷酸铁锂体系和三元体系,负极材料一般仍采用还是碳基材料。碳负极材料在使用过程中由于会产生枝晶而存在一定的安全问题。与碳材料相比较,TiO2材料作为锂离子电池负极材料时具有有很多独特的优势:在充放电过程中体积变化不明显、结构稳定、有良好的循环稳定性和优越的倍率性能,是研究者们眼中的“零应变”材料,具有十分广泛的应用价值和开拓前景。本文选用生.物质海藻酸钠和酚醛树脂为模版,通过简单的合成方法制备出一系列不同结构的Ti02,表现出良好的电化学性能。具体工作如下:(1)以水溶性生物质材料海藻酸钠作为模板,通过简单的合成方法获得由纳米粒子组成的介孔TiO2纳米材料。系统地研究了物料比、反应温度等条件对材料的结构、形貌以及电化学性能的影响。结果表明介孔结构对于提高电极材料的电化学性能有着重要作用。通过电化学结果显示,我们制备的样品中只有TiO2-700表现出最高电化学性能。当充放电倍率为5C和10C时,TiO2-700材料依然保持着较高的可逆容量181.9mAhg-1和 162.4 mAh g-1。(2)通过水热的合成方法,以酚醛树脂为模板合成出具有特殊纳米结构的TiO2空心球,系统地研究了反应条件,如反应时间等对产物形貌结构的影响。从电化学分析结果中得知,TiO2-4材料具备最优越的电化学性能,在0.5C充放电倍率下,首次充放电过程中放电容量大约为287.3 mAh·g-1,充电容量大约为227.8 mAh·g 1,库仑效率约为79.3%。当充放电倍率分别为1C、5C和10C时,可逆容量分别为210.3 mAh g-1、165.5 mAh g-1和149.7 mAh g-1。甚至在20C的高充放电倍率下,TiO2-4材料在经过20次充放电循环以后还能具有130.2 mAh g-1的高可逆容量。