鋰離子電池作為一種新型儲能材料具有很多優(yōu)點,其中能量密度高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點比較突出,在很多現(xiàn)代化電動、電子等設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。二氧化鈦因為其在自然界儲藏量較大、體積變化小、具有較高的電壓窗口的特點被認為是一種有利的可應(yīng)用的鋰離子電池負極材料。雖然經(jīng)過理論計算,它的比容量很高（335 mAh/g）,但是它的離子擴散能力以及導電性很低,使得實際比容量相差很大,使其不能在現(xiàn)實生產(chǎn)中得到應(yīng)用。研究表明,通過合成某些特殊結(jié)構(gòu)可以提高二氧化鈦的電化學性能。本論文通過一步合成法以及陽極氧化法合成兩種二氧化鈦的特殊結(jié)構(gòu),并分別對它們的電池性能進行了研究。采用一步合成法,以TiC為原料在350℃條件下合成出具有核殼結(jié)構(gòu)的TiC@C-TiO₂樣品,研究材料的形貌、結(jié)構(gòu)、電化學性能。結(jié)果表明:材料具有明顯的核殼多孔結(jié)構(gòu),外殼成分是含有C的TiO₂,內(nèi)部是未被氧化的TiC,作為鋰電池負極材料在1 A/g和10 A/g的不同大小電流密度下比容量分別為253.6 mAh/g以及158.1 mAh/g,而且在10 A/g電流密度下循環(huán)400圈后比容量為... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 鋰離子電池簡介
        1.2.1 鋰離子電池發(fā)展史及工作原理
        1.2.2 鋰離子電池負極材料研究進展
    1.3 二氧化鈦簡介
        1.3.1 二氧化鈦納米材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)
        1.3.2 二氧化鈦納米材料的制備
        1.3.3 TiO_2 納米管的合成方法
        1.3.4 陽極氧化納米管形成機理
        1.3.5 二氧化鈦負極材料的研究現(xiàn)狀
    1.4 二氧化鈦的改性研究
    1.5 本文主要研究內(nèi)容及意義
第2章 TiC@C-TiO_2 的制備、表征及性能測試
    2.1 樣品制備及設(shè)備
        2.1.1 實驗中用到的設(shè)備
        2.1.2 樣品制備過程
    2.2 材料物性表征
        2.2.1 X射線衍射分析(XRD)
        2.2.2 掃描電子顯微鏡分析(SEM)
        2.2.3 透射電子顯微鏡分析(TEM)
        2.2.4 X射線光電子能譜分析(XPS)
    2.3 半電池組裝及主要性能指標
        2.3.1 扣式電池組裝
        2.3.2 鋰電池的主要性能指標
    2.4 材料電化學性能測試
        2.4.1 交流阻抗測試(EIS)
        2.4.2 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.4.3 恒流充放電測試
    2.5 計算方法
第3章 核殼結(jié)構(gòu)TiC@C-TiO_2 的研究
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 試樣的制備
        3.2.2 性能表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 XRD物相分析
        3.3.2 形貌分析
        3.3.3 XPS結(jié)構(gòu)分析
        3.3.4 電化學性能表征
        3.3.5 第一性原理計算
    3.4 本章小結(jié)
第4章 ZrO_2/TiO_2 納米管的制備及其電化學性能研究
    4.1 引言
    4.4 實驗材料與方法
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 形貌分析
        4.5.2 物相分析
        4.5.3 電化學性能分析
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學位期間承擔的科研任務(wù)與主要成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列的形貌[J]. 譚志謀,王慧潔,楊杭生,張孝彬.  材料科學與工程學報. 2013(03)
[2]TiO2納米管陽極氧化制備機理及熱處理對其影響[J]. 殷廣明,劉大錳,陳偉,闞偉.  無機化學學報. 2012(06)
[3]陽極氧化法制備二氧化鈦納米管陣列的研究[J]. 寧成云,王玉強,鄭華德,譚幗馨,鄧春林,劉緒建.  化學研究與應(yīng)用. 2010(01)

碩士論文
[1]陽極氧化法制備自組裝二氧化鈦納米管陣列研究[D]. 王強.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]TiO2納米管陣列可控制備及其改性研究[D]. 袁寶.合肥工業(yè)大學 2013



本文編號：3163818