碳纳米管cnts作为锂离子电池负极和导电剂的应用

《碳纳米管cnts作为锂离子电池负极和导电剂的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文

2、的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月摘要碳纳米管作为锂离子电池负极材料，性能与其形貌结构有着密切的关系。本文利用CVD工艺合成了具有不同形貌结构的两种碳管膜并测试其锂电性能。缺陷较多的碳管膜（CNT-2）的比表面积为163.6cm2g-1，大于结晶性良好的CNT-1碳管膜(122.7cm2g-1)的比表面积，在3000mAhg-1高电流密度下稳定循环500次后，CNT-2的可逆容量仍保持在108mAhg-1，而CNT-1的可逆容量则只有61mAhg-1。上述结果表明CNT-2的缺陷结构有利于锂离子的传输

3、，更适合用于高功率电池。本文重点研究了TiO2改性对CNTs锂电性能的影响。通过在碳纳米管前驱体溶液中引入钛酸四丁酯作为钛源，制备CNTs/TiO2复合膜。实验发现当钛酸四丁酯的含量为19wt.%时，获得的19.0wt.%-CNTs/TiO2复合膜具有优异的电化学性能，其结构特点是TiO2纳米颗粒镶嵌在CNTs表面，TiO2主要以金红石相存在，质量分数为17.6wt.%。在30mAg-1电流密度下，19.0wt.%-CNTs/TiO2首次充放电的库仑效率为60.3%，可逆容量达到500mAhg-1，远高于CNTs(30.3%，350mAhg-1)，并且在3000mAg-1电流密度

4、下循环500次后，19.0wt.%-CNTs/TiO2容量稳定在134mAhg-1，而CNTs为90mAhg-1。本文还在LiFePO4前驱体中引入乙酸镍作为催化剂，以乙炔气为碳源，利用气相沉积法，在700℃合成LiFePO4的同时在其表面生长CNTs，原位制备LiFePO4/CNTs复合材料。研究证明：当乙炔流量为12ml/min，乙酸镍为4wt.%时，制备的LiFePO4/CNTs复合材料具有较好的充放电效率。关键词：锂离子电池碳纳米管膜碳纳米管/二氧化钛复合膜磷酸铁锂化学气相沉积ABSTRACTTheelectrochemicalpropertiesofCNTsareclo

5、selyrelatedtotheirstructureandmorphology,whenusedasanodeoflithiumionbattery(LIB).Inthispaper,weintroducetwokindsofCNTfilmshavingdifferentstructureandmorphology,andmeasuretheirelectrochemicalproperties.Thedefectivecarbonnanotubefilmhasbiggerspecificsurface(163.6cm2)andhigherratecapacityof134mA

6、hg-1atcurrentdensityof3000mAg-1(over500cycles),comparingtowell-crystalinedCNT-1film(specificsurface122.7cm2g-1,90mAhg-1).ThedefectivestructureofCNT-2isfavorabletotransportationoflituiumions(Li+)andCNT-2filmisapromisingmaterialforhighpowerLIB.WealsointroduceTiO2toimprovetheelectrochemicalprope

7、rtiesofCNTs.TheCNTs/TiO2compositefilmwaspreparedbyaddingtetrabutyltitanateintheprecursorsolutionofCNT.The19.0wt.%-CNTs/TiO2,preparedby19wt.%tetrabutyltitanate,deliversimprovedelectrochemicalpropertiescomparedwithCNTs.In19.0wt.%-CNTs/TiO2film,