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作者：

高红旭

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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163.6 cm~2 g~(-1),大于结晶性良好的CNT~(-1)碳管膜(122.7 cm~2 g~(-1))的比表面积,在3000 m Ah g~(-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108 m Ah g~(-1),而CNT~(-1)的可逆容量则只有61m Ah g~(-1).上述结果表明CNT-2的缺陷结构有利于锂离子的传输,更适合用于高功率电池.本文重点研究了Ti O_2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/Ti O_2复合膜.实验发现当钛酸四丁酯的含量为19 wt.%时,获得的19.0 wt.%-CNTs/Ti O_2复合膜具有优异的电化学性能,其结构特点是Ti O_2纳米颗粒镶嵌在CNTs表面,Ti O_2主要以金红石相存在,质量分数为17.6 wt.%.在30 m A g~(-1)电流密度下,19.0 wt.%-CNTs/Ti O_2首次充放电的库仑效率为60.3%,可逆容量达到500 m Ah g~(-1),远高于CNTs(30.3%,350 m Ah g~(-1)),并且在3000 m A g~(-1)电流密度下循环500次后,19.0 wt.%-CNTs/Ti O_2容量稳定在134 m Ah g~(-1),而CNTs为90 m Ah g~(-1).本文还在Li Fe PO_4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Li Fe PO_4的同时在其表面生长CNTs,原位制备Li Fe PO_4/CNTs复合材料.研究证明:当乙炔流量为12ml/min,乙酸镍为4 wt.%时,制备的Li Fe PO_4/CNTs复合材料具有较好的充放电效率.

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关键词：

锂离子电池 碳纳米管 二氧化钛 化学气相沉积 负极材料

学位级别：

硕士

学位年度：

2014

DOI：

10.7666/d.D654001

被引量：

1