納米TiO2-多孔碳納米纖維復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的制備與性能研究.pdf

1、TiO2來(lái)源豐富、無(wú)毒環(huán)保，具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性，作為鋰離子電池的負(fù)極材料具有廣闊的應(yīng)用前景。但是TiO2本身導(dǎo)電性差，實(shí)際比容量不高（僅有理論比容量的一半，168mA·h·g-1），限制了其在鋰電負(fù)極方面的實(shí)際應(yīng)用。經(jīng)過納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的TiO2具有更多的表面活性位點(diǎn)和較短的電子和離子擴(kuò)散路徑，有利于提高TiO2的電化學(xué)性能。另外，對(duì)提高TiO2導(dǎo)電性的研究也成為目前的研究熱點(diǎn)之一。
　　本論文中利用靜電紡絲與高溫碳化技術(shù)

2、并利用模板法造孔的方法，制備得到了一種多孔碳納米纖維包覆超小納米TiO2顆粒(簡(jiǎn)稱TOPCNFs)的電池負(fù)極材料。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，與碳納米纖維復(fù)合有利于TiO2電化學(xué)性能的提高，尤其是造孔后樣品性能提高明顯。造孔后的最佳樣品因具有介孔結(jié)構(gòu)、大比表面積(392.22m2·g-1)和超小TiO2納米顆粒（平均粒徑4.3nm），在0.2C(1C=168 mA·g-1)的電流密度下100次循環(huán)后比容量為239.4mA·h·g-1，比未造孔的TiO2

3、復(fù)合碳納米纖維的比容量提高近一倍(120mA·h·g-1)，而同樣條件下的純TiO2納米纖維在50次循環(huán)后比容量?jī)H為82mA·h·g-1。
　　實(shí)驗(yàn)還通過改變熱處理溫度和在紡絲液中添加導(dǎo)電性良好的單壁碳納米管兩種方法來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化TOPCNFs材料的導(dǎo)電性。研究表明，存在于纖維內(nèi)部的SWCNT可以有效的提高材料的導(dǎo)電性，進(jìn)一步提高TOPCNFs在大電流和倍率下的電化學(xué)性能，其最佳樣品在10C的電流密度下2000次循環(huán)之后，容量基本無(wú)