二氧化钛材料的改性及锂电性能研究

发布时间：2021-04-27 16:49

　　锂离子电池作为一种新型储能材料具有很多优点,其中能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点比较突出,在很多现代化电动、电子等设备上得到了广泛的应用。二氧化钛因为其在自然界储藏量较大、体积变化小、具有较高的电压窗口的特点被认为是一种有利的可应用的锂离子电池负极材料。虽然经过理论计算,它的比容量很高（335 mAh/g）,但是它的离子扩散能力以及导电性很低,使得实际比容量相差很大,使其不能在现实生产中得到应用。研究表明,通过合成某些特殊结构可以提高二氧化钛的电化学性能。本论文通过一步合成法以及阳极氧化法合成两种二氧化钛的特殊结构,并分别对它们的电池性能进行了研究。采用一步合成法,以TiC为原料在350℃条件下合成出具有核壳结构的TiC@C-TiO₂样品,研究材料的形貌、结构、电化学性能。结果表明:材料具有明显的核壳多孔结构,外壳成分是含有C的TiO₂,内部是未被氧化的TiC,作为锂电池负极材料在1 A/g和10 A/g的不同大小电流密度下比容量分别为253.6 mAh/g以及158.1 mAh/g,而且在10 A/g电流密度下循环400圈后比容量为... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 锂离子电池简介
        1.2.1 锂离子电池发展史及工作原理
        1.2.2 锂离子电池负极材料研究进展
    1.3 二氧化钛简介
        1.3.1 二氧化钛纳米材料的结构性质
        1.3.2 二氧化钛纳米材料的制备
        1.3.3 TiO_2 纳米管的合成方法
        1.3.4 阳极氧化纳米管形成机理
        1.3.5 二氧化钛负极材料的研究现状
    1.4 二氧化钛的改性研究
    1.5 本文主要研究内容及意义
第2章 TiC@C-TiO_2 的制备、表征及性能测试
    2.1 样品制备及设备
        2.1.1 实验中用到的设备
        2.1.2 样品制备过程
    2.2 材料物性表征
        2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜分析(SEM)
        2.2.3 透射电子显微镜分析(TEM)
        2.2.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
    2.3 半电池组装及主要性能指标
        2.3.1 扣式电池组装
        2.3.2 锂电池的主要性能指标
    2.4 材料电化学性能测试
        2.4.1 交流阻抗测试(EIS)
        2.4.2 循环伏安测试(CV)
        2.4.3 恒流充放电测试
    2.5 计算方法
第3章 核壳结构TiC@C-TiO_2 的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试样的制备
        3.2.2 性能表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 XRD物相分析
        3.3.2 形貌分析
        3.3.3 XPS结构分析
        3.3.4 电化学性能表征
        3.3.5 第一性原理计算
    3.4 本章小结
第4章 ZrO_2/TiO_2 纳米管的制备及其电化学性能研究
    4.1 引言
    4.4 实验材料与方法
    4.5 结果与讨论
        4.5.1 形貌分析
        4.5.2 物相分析
        4.5.3 电化学性能分析
    4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的形貌[J]. 谭志谋,王慧洁,杨杭生,张孝彬.  材料科学与工程学报. 2013(03)
[2]TiO2纳米管阳极氧化制备机理及热处理对其影响[J]. 殷广明,刘大锰,陈伟,阚伟.  无机化学学报. 2012(06)
[3]阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列的研究[J]. 宁成云,王玉强,郑华德,谭帼馨,邓春林,刘绪建.  化学研究与应用. 2010(01)

硕士论文
[1]阳极氧化法制备自组装二氧化钛纳米管阵列研究[D]. 王强.哈尔滨工业大学 2013
[2]TiO2纳米管阵列可控制备及其改性研究[D]. 袁宝.合肥工业大学 2013



本文编号：3163818