基于離子液體TiO2納米晶的合成及其嵌脫鋰性能研究.pdf

1、隨著能源與環(huán)境問題日益突出，電動汽車(EV)和混合動力汽車(HEV)的研究越來越受到世界范圍內(nèi)研究者關注。鋰離子電池技術在EV和HEV中應用所面臨的主要問題是快速充放電和安全性問題，限制其快速充放電性能的主要原因是鋰離子在固相中擴散速率較低。TiO2材料由于其較高的充放電電壓、高化學穩(wěn)定性、充放電過程“零”應變，且具備開放的嵌脫鋰通道等特點，可實現(xiàn)快速充放電及滿足安全性要求，成為一種新興的動力鋰離子電池負極材料。采用納米材料可以有效的縮

2、短鋰離子遷移路徑，增大電化學活性比表面，從而大幅度提升材料的快速嵌脫鋰能力。
　　近年來，離子液體在納米材料合成中的應用日益增多，并顯示出其相比于傳統(tǒng)合成方法的突出優(yōu)勢?；诖耍疚姆謩e采用離子液體水解合成及溶膠-凝膠法合成TiO2納米晶，系統(tǒng)探討了合成溫度、輔助溶劑、陰離子種類、碳鏈長度等對合成TiO2晶型及微觀形貌的影響，并對合成的TiO2納米晶的電化學嵌脫鋰性能進行了深入研究。此外，為改善TiO2的電子和離子導電性，分別對其

3、進行石墨烯(Graphene，GE)復合及氟F摻雜。
　　首先，采用離子液體水解合成TiO2，在高鹵素離子和高酸度的條件下得到了大比表面的金紅石TiO2納米晶，該材料可逆比容量可達216mAh/g，5C循環(huán)200次容量保持在127mAh/g。添加輔助溶劑后，合成產(chǎn)物的晶型發(fā)生了轉(zhuǎn)變，得到了銳鈦礦TiO2納米晶，比表面大大增加，該材料可逆比容量可達192mAh/g，5C循環(huán)200次容量保持在119mAh/g。合成中還發(fā)現(xiàn)，BF4-可

4、更有效地促進結(jié)晶及晶粒的長大，長碳鏈離子液體表現(xiàn)出了更顯著的模板效應。研究發(fā)現(xiàn)TiO2電極的嵌脫鋰動力學受鋰離子的固相擴散控制。
　　其次，采用離子液體溶膠-凝膠法合成了具有高比表面、孔徑分布均勻、高熱穩(wěn)定性的介孔銳鈦礦TiO2納米晶。同樣，長碳鏈離子液體表現(xiàn)出了更顯著的模板劑和穩(wěn)定劑的作用。該銳鈦礦TiO2可逆比容量可達226mAh/g，5C循環(huán)50次容量保持在127mAh/g。
　　最后，采用原位生長的方法制備了金紅石T