三維納米結構TiO2薄膜電極材料的制備及其在鋰離子電池中的應用研究.pdf

1、TiO2作為鋰離子電池負極材料，在嵌脫鋰過程中具有體積應變?。s3％），可有效地避免鋰枝晶的生長等優(yōu)點，使其在高安全、長循環(huán)壽命的儲能電池領域具有廣闊的應用前景。然而，該材料固有的低電子電導率和較低的實際比容量使其電化學活性不能得到很好地發(fā)揮。本論文從提高TiO2負極材料的充放電容量、循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能等角度出發(fā)，設計合成具有納米級3D網狀結構的TiO2納米線薄膜電極材料(TiO2-NWs)。同時采用納米Ag粒子包覆及氫化等離子體技術

2、對其進行改性，以提高材料的電子導電性。主要研究結果如下:
　　(1)采用堿性水熱合成法制備TiO2-NWs薄膜電極，并對其進行形貌表征及電化學性能測試等研究。形貌表征結果顯示，TiO2納米線的生長方向為[100]，直徑為50～70 nm，具有穩(wěn)定的納米級3D網狀結構;電化學性能測試表明，TiO2-NWs電極具有較高的放電容量，但是其循環(huán)穩(wěn)定性差、容量保持率低，特別是在大電流密度下，循環(huán)性能更不理想，嚴重影響了其在鋰離子電池中的應用

3、。
　　(2)為改善TiO2-NWs材料的電化學性能，我們采用傳統(tǒng)的銀鏡反應法成功地制備出TiO2@Ag-NWs薄膜電極。結果表明，納米Ag粒子均勻地附載在TiO2納米線表面，其粒徑為10～30 nm;電化學性能結果顯示，納米Ag粒子在1.0～3.0V區(qū)間內無任何電化學活性，不會影響TiO2的嵌脫鋰反應過程，但可顯著地改善了材料的電子導電性，加快鋰離子和電子的傳輸，同時增強材料的可逆嵌脫鋰能力，有效地改善了TiO2-NWs材料的循