magnéli相tino2n-1基复合材料的制备及其储锂性能研究

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1、ADissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyinApplicationfortheDegreeofMasterinMaterialsEngineeringSynthesisandElectrochemicalLithiumstorageperformanceofMagn61iphaseTin02n．1basedcompositeCathodesByZhuogaoYingSupervisedbyProf．WenkuiZhangXinyongTao—CollegeofMateri

2、alsScienceandEngineeringApril，2014浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：蕾匀为日期：蕊fcf年歹月叩Et学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，

3、同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在——年解密后适用本授权书。2、不保密口。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：蕾交乞弓悔嘲日期：弘fcf年箩月≥7日醐㈨萨j．月夕日目录Magn61i相Tin02n．1基复合正极材料的制备及其储锂性能研究摘要近年来，锂硫电池逐渐成为国内外二次锂电池研究的热点。但是锂硫电池存在两大缺陷：一个

4、是硫本身在自然条件下为典型的绝缘体，另一个是硫在电化学反应中的“穿梭”效应，导致在循环过程中硫的不断损失，同时电池的库伦效率低下。针对这两个缺点，国内外的科研工作者们做了大量的研究，并取得一些重要成果。而将Magn61i型氧化物用于锂硫电池正极复合材料的研究至今鲜有报道。与常规氧化物及普通多孔碳材料相比，纳米结构亚氧化钛在硫复合正极材料中有更明显优势：①具有更高导电性及化学稳定性；②除高比表面积及孔隙结构可实现Li2Sn物理吸附之外，Magn61i型氧化物所含大量氧空位可进一步吸附或解离“2Sn，从而更加有效抑制穿梭效应。本论文通过制备不

5、同n值的Magn61i相Tin02n．1，并将其应用于锂硫电池和锂硒电池中，提高电池的电化学性能。主要研究结果如下：(1)以Ti02纳米管为前驱体，用Si02包覆，用氢气热还原法将Ti02纳米管进行还原，通过控制还原温度和时间制备不同n值的Magn61i相Tin02n．10通过XRD和TEM的表征，在H2气氛中950℃还原4h后得到了直径为5～10nm，长度为50～100nm的Ti6011纳米棒，1050。C还原4h后得到粒径在300nm左右的Ti407纳米小颗粒。『目录(2)将制备的不同n值的Magn61i相Tin02n．1作为硫的载体

6、，通过热处理的方式制备了Ti407@S、Ti601l@S复合材料，并采用同样的方法制备了Ti02NT@S复合材料作为对比。通过电化学测试得出Tin02n．，@S复合材料电化学性能要好于Ti02NT@S复合材料，其中Ti407@S复合材料的在0．02C倍率下首次放电体积比容量高达2471．6mA／cm3，为三种复合材料中最高；该材料在O．5C大倍率下循环250次后仍能有1086．6mA／cm3的容量，容量保持率达到97％。通过XRD、TEM、EDS、非原位XPS、原位XRD、Raman、热重等手段对Ti407@S复合材料进行表征，揭示了Ti

7、407对S和Li2Sn的吸附机制。(3)将制备的Ti407作为Se的载体，制备Ti407@Se复合材料，同时用多壁碳纳米管(MWNT)作为对比，制备MWNT@Se复合材料。通过电化学测试得出Ti407@Se在50mA／g倍率下首次放电容量达到424．6mAh／g，高于MWNT@Se，同时在100mA／g倍率下循环50次后容量还有350mAh／g左右。关键词：Ti02纳米管，Magn61i相，Tin02n-1，锂硫电池，锂硒电池目录SYNTHESISANDELECTROCHEMICALLITHIUMSTORAGEPERFORMANCEOFM

8、AGNELIPHASETin02n．1BASEDCOMPOSITECATHODESABSTRACTInrecentyears．1ithium-sulfur(Li．S)batterieshave