TiO2纳米管阵列制备及其电化学嵌锂性能研究.pdf

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1、第27卷第6期无机化学学报Vo1．27No．62011年6月CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY1021—1026TiO2纳米管阵列制备及其电化学嵌锂性能研究刘蓉芳程方益陶占良陈军f南开大学先进能源材料化学教育部重点实验室，天津300071)摘要：本文研究了TiO纳米管阵列制备及其嵌锂电化学性能。采用阳极氧化法制备了TiO：纳米管阵列。利用XRD、SEM、恒电流充放电、CV、EIS等手段，对所制备TiO纳米管阵列的结构、形貌进行了分析表征及电化学性能测试。实验结果表明，制备出的TiO2纳米管阵列薄膜具有很好的循环性能，首次嵌锂容量达73．3IxAh

2、·cm～，100次循环后容量仍维持在65．5p．Ah·em，容量保持率为89．4％。库仑效率达95％1．Xflz；锂离子在TiO纳米管阵列中的扩散系数为7．7x10em·s～，嵌锂表观活化能为58．4kJ-tool。关键词：TiO纳米管阵列；阳极氧化；锂离子电池；负极材料；扩散中图分类号：O614．33；TM912．9文献标识码：A文章编号：1001—4861(2011)06—1021—06PreparationandElectrochemicalLithiumInsertionofTi02NanotubeArraysLIURong—FangCHENGFang—YiTAOZhan

3、—LiangCHENJun(KeyLaboratoryofAdvancedEnergyMaterialsChemistryofMinistryofEducation，NankaiUniversity,Tianjin300071，China)Abstract：ThispaperrepotsonthepreparationofTi02nanotubearraysandtheirelectrochemicallithiuminsertionproperties．Anodizationmethodisusedtoprepareself-organizedTiO2nanotubearray

4、s．Thecrystalstructure，morphologies，andelectrochemicalpropertiesoftheas—preparedTiO2nanotubearraysarecharacterizedbyX—raydiffraction(XRD)，sanningelectronmicroscopy(SEM)，galvanostaticchange／discharge，cyclicvohammetric(cv)，andelectrochemicalimpedancespectra(EIS)．TheresultsshowthattheTiO2nanotube

5、arraysexhibitgoodcycleperformance，deliveringaninitialdischargecapacityof73．3IxAh·cmand65．5Ah’cmafter100cycleswiththeretentionof89．4％)．ThediffusioncoeficientandapparentactivationenergiesoflithiuminsertionintheTiO2nanotubearraysarecalculatedtobe7．7x10errl·s—and58．4kJ·tool一．respectively．Keywords

6、：TiO2nanotubearrays；anodization；Li—ionbatteries；anodematerials；diffusion锂离子电池作为目前发展最快亦最受重视的患。钛氧基类化合物如TiO、Li4TiO，等作为锂离子新型蓄能电池．已广泛应用于便携式电子设备等领电池负极材料受到了广泛的关注[-61TiO，较高的嵌域，经过近年来研究技术以及应用领域f如电动汽车锂电位1．51．8V，虽然降低了电池的开路电压．但和智能电网等1的拓展，锂离子电池开始朝着多元化由于避免了锂枝晶的生成，大大提高了电池的安全方向推进，而将锂离子电池应用于纯电动车或混合性能_4I。美国Alta

7、irNanotechnologies公司用Li4TiO1，动力汽车领域已成为现在的研究热点l1．31商业的炭纳米结构负极材料取代了传统的高活性石墨负极负极材料与金属锂电位接近，当电池过充电时．碳材料，由Li4TiO，：组装的1MW锂离子电池储能机电极表面容易析出金属锂，形成枝晶锂而造成短组(ALTI—ESS)是目前美国电网中唯一得到长时间实路，给电池特别是动力电池带来了很大的安全隐地商业运作的大容量锂电池产品．大大地增加了电收稿日期：2010．12．28。收修改稿日期：2011-