層狀鈦酸鹽的結(jié)構(gòu)構(gòu)筑和儲鈉性能研究.pdf

1、隨著社會對綠色能源的需求，鋰離子電池已得到了迅速的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，電動汽車和大規(guī)模儲能的應(yīng)用勢必會造成鋰元素的相對短缺，探索具有優(yōu)異電化學(xué)性能的鈉離子電池已經(jīng)成為當(dāng)今二次電池領(lǐng)域的一個熱點。本文旨在通過鈦酸鹽為前驅(qū)體，構(gòu)筑新型亂序片層堆疊的二氧化鈦(TiO2)/石墨烯復(fù)合材料作為鈉離子電池負(fù)極材料，主要內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　首先以熔融鹽法合成鈦酸鋰鉀前驅(qū)體，然后通過H+質(zhì)子交換、有機(jī)胺剝離合成得到H1.08Ti1.73O4·H2

2、O（HTO）納米片，采用XRD、SEM、TEM等手段對材料進(jìn)行表征，測試結(jié)果表明HTO在有機(jī)胺中得到了較好的剝離，納米片狀結(jié)構(gòu)均勻，納米片層厚度為數(shù)十納米，橫向?qū)挾葏s延伸至微米級別，能夠滿足本論文中作為負(fù)極材料前驅(qū)體的要求。
　　制備的HTO懸濁液與石墨烯材料均勻混合，然后經(jīng)過冷凍干燥及熱處理工序，首次合成了亂序片層堆疊的HTO/石墨烯復(fù)合材料。通過調(diào)節(jié)二氧化鈦與石墨烯的質(zhì)量比和熱處理溫度，深入研究了TiO2/石墨烯復(fù)合材料的儲鈉

3、電化學(xué)性能。研究表明，復(fù)合材料的最佳質(zhì)量比為9:1，最佳熱處理溫度為400℃。具有最佳電化學(xué)性能的TiO2/還原石墨烯(RGO)復(fù)合材料首次充電比容量高達(dá)268mA h g-1，首次庫倫效率為55.2％，循環(huán)30圈后可逆容量保持在187.9mA h g-1，容量保持率為76.7%，不同電流密度充放電測試也顯示出該材料具有優(yōu)異的倍率性能。
　　進(jìn)一步研究表明，TiO2/RGO復(fù)合材料的儲鈉容量貢獻(xiàn)主要來自于TiO2（銳鈦礦相）、石墨