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铌酸钛(TiNb2O7,TNO),作为一种新型的锂离子电池负极材料,与钛酸锂材料具有相似的电化学性质,TiNb2O7的工作电压在1.64 V左右,可以有效避免SEI膜的形成以及锂枝晶的生成。在理论比容量方面,要远超过钛酸锂,约有387.5 mAh/g。因其具有优秀的循环稳定性和安全性等特点,被科研人员们广泛关注。本课题以制备TiNb2O7单相以及对它进行复合改性作为主要研究内容。实验中采用溶剂热法合成纯TiNb2O7材料,从原料原子摩尔比、溶剂热温度和煅烧温度三个方面来研究TiNb2O7单相的合成工艺和电化学性能。结果表明:以钛酸四丁酯(C16H3604Ti)和五氯化铌(NbCl5)为原料,乙醇为溶剂,当原料原子摩尔比为Ti:Nb=1:2,溶剂热温度为180℃保温24 h,煅烧温度为900℃时保温6 h,所制备TiNb2O7纯相材料的电化学性能最佳。放电倍率为0.5 C时,首次放电比容量为367.1 mAh/g,在50次循环之后,放电比容量大约为156.9 mAh/g;放电倍率为10 C时,首次放电比容量为251.4 mAh/g,经过300次循环之后,放电比容量为87.4 mAh/g。本文对TiNb2O7材料进行金属掺杂改性研究,选用五氧化二钒(V2O5)作为钒源,对不同钒离子掺杂量的样品进行电化学性能测试,分析结果表明:当原料原子摩尔比为Ti:V=1:0.03时,TNO-V0.03电极能够表现出较好的电化学性能。在0.5 C时,TNO-Vo.03电极的首次放电比容量为338.2 mAh/g,100次循环之后,放电比容量约为264 mAh/g;电极在放电倍率为10 C时,首次放电比容量为294.3 mAh/g,电池工作500次循环之后,放电比容量约为195.8 mAh/g。为了提高TiNb2O7材料的电导率,本文选用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为导电剂,进一步使用溶剂热合成法得到TNO/C复合材料,并进行电化学性能测试。结果表明:当TNO/C复合材料的碳量达到15%时,TNO/C复合材料拥有不错的电化学性能,在放电倍率为1 C时,首次放电比容量为372.1 mAh/g,100次循环之后,放电比容量约为264.8 mAh/g。在放电倍率为10 C时,电极的首次放电比容量为228.2 mAh/g,1000次循环之后放电比容量仍能达到176.2 mAh/g。