新型負極材料CuO和TiO2的制備方法和性能研究.pdf

1、高理論容量的CuO和高循環(huán)穩(wěn)定性的TiO2，作為鋰離子電池負極材料具有廣闊的發(fā)展前景。本論文在綜述鋰離子電池應(yīng)用與國內(nèi)外CuO和TiO2負極材料研究的基礎(chǔ)上，針對目前存在的CuO循環(huán)穩(wěn)定性差和TiO2實際容量低等問題，通過控制其結(jié)構(gòu)、尺寸，提高電池循環(huán)性能。本文采用尿素沉淀法、水熱法和模板法分別制備了CuO和TiO2負極材料，使用XRD、TG-DTA、ICP-AES、TEM和SEM等測試方法及恒電流充放電測試技術(shù)，系統(tǒng)研究了制備工藝對材

2、料結(jié)構(gòu)、尺寸及電化學(xué)性能的影響，并研究導(dǎo)電劑含量對電極電性能的影響。
　　 結(jié)果表明，導(dǎo)電劑含量對負極材料的電性能有很大影響。負極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑以質(zhì)量比為85:10:5，70:20:10和55:30:15中，以55:30:15的電池容量和穩(wěn)定性最高。但導(dǎo)電劑含量過高，負極材料容量誤差增大，粘結(jié)度減小，不利于制備工藝和性能分析。為提升電池循環(huán)性能，可選擇導(dǎo)電劑為20％制備混合電極。
　　 分別以硫酸銅、醋酸銅和硝酸銅

3、為銅源，采用尿素水解法制備得到CuO-S、CuO-Ac、CuO-N。0.1C下CuO-N的首次放充電比容量為978.9 mAh/g和346.8mAh/g，循環(huán)40次后仍達340 mAh/g。CuO-Ac和CuO-S的首次放充電容量為822.0、238.6 mAh/g和95.6、211.9 mAh/g，循環(huán)40次后約為190 mAh/g和145mAh/g。不同銅源CuO中，以CuO-N的電性能最好，其次是CuO-Ac和CuO-S。

4、　　 采用水熱法制備得到微米尺寸的CuO，并考察水熱時長對CuO形貌及性能的影響。結(jié)果表明，不同水熱時間制備得到的CuO在0.1 C下的首次放電比容量都在900 mAh/g之上，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，水熱時間較長的CuO顯示出更好的電性能，24 h的CuO循環(huán)50次后可逆容量仍高于400 mAh/g，2 h的CuO不到300 mAh/g。長水熱時間CuO具有更完整的微米球形貌和更高的孔隙率，有助于Li+可逆脫、嵌于SEI膜，提高循環(huán)穩(wěn)定

5、性。
　　 采用聚合物微球為模板制備得到微米尺寸的TiO2中空微球，0.1 C下首次放電比容量近297.5 mAh/g，其后容量維持在200 mAh/g左右；在0.5 C、1 C、5 C、10 C下的首次放電比容量依次為208.8 mAh/g，182.3 mAh/g，118.5 mAreg和85.6mAh/g。中空TiO2微米球結(jié)構(gòu)具有較大的比表面積，有助于Li+的擴散，增加負極材料與電解液的接觸；其更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減小Li+