摘要
钛基化合物由于在脱锂/嵌锂过程中体积膨胀率小，和相对较高的工作电位不易发生锂枝晶，所以即使在大电流密度下也能表现出良好的循环稳定性和安全性能，具有制作高倍率锂离子电池的电极材料的潜力。本文针对碱金属钛酸盐(Na2Ti3O7)电子/离子电导率低而影响电极材料高倍率性能的问题，拟从包覆改性和形貌调控两方面入手，提升材料性能并探究不同形貌对电池性能的影响。 通过溶剂蒸发法制备了Na2Ti3O7负极材料，采用化学沉积的方法分别在其表面包覆Li4Ti5O12(1、3和5wt.％)和La2O3(1、3和5wt.％)制备出了复合材料Na2Ti3O7@Li4Ti5O12和Na2Ti3O7@La2O3。对复合材料结构和形貌进行表征及电化学测试分析，确定最佳包覆量同时讨论包覆层对材料性能的影响。结果表明，表面包覆可以有效的抑制电极材料被电解液腐蚀，有利于改善离子扩散动力学，提高活性物质的电化学性能。且适宜的包覆量有助于活性物质展现出更好的电化学性能,3wt.％Li4Ti5O12和La2O3复合材料相对而言具有优良的循环性能和更快的锂离子扩散能力。 为了研究特殊形貌对材料电化学性能的影响，本文通过简单的溶剂热法制备了Na2Ti3O7,并通过对溶液酸碱度的调控，成功制备了尖刺长度不同的海胆状Na2Ti3O7。结果表明:可以通过对溶液pH的调控，可以优化材料形貌，制备具有更大比表面积的材料。海胆状Na2Ti3O7具有较大的比表面积和较好的结构稳定性,有利于材料更好的接触电解质，使锂离子和电子拥有更短的扩散路径，使材料展现出更好的电化学性能。NTO-2样品在1C下，1000次循环后仍可保持理论容量的70％,即使在5C下，1000次循环后也可保持71.5mAhg-1。 上述研究结果表明:对电极材料而言，表面包覆和形貌调控都可以有效地改善材料的电化学性能。
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