【摘 要】
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二氧化钛作为一种潜在的锂电池负极材料,由于其资源丰富、成本低、环境友好以及在充放电过程中体积变化小等特性,受到研究人员的广泛关注;但是,它的低导电性和导锂离子性限制了其作为锂电池负极材料的商业化应用。本研究工作采用高温热分解钛钒有机骨架聚合物(TimVn（OCH2CH2O）2（m+n）-l CNTs)的方法制备了一种新型的Ti-m V-n CNTs纳米复合材料,并用木质素分级多孔碳材料（LHPC）
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二氧化钛作为一种潜在的锂电池负极材料,由于其资源丰富、成本低、环境友好以及在充放电过程中体积变化小等特性,受到研究人员的广泛关注;但是,它的低导电性和导锂离子性限制了其作为锂电池负极材料的商业化应用。本研究工作采用高温热分解钛钒有机骨架聚合物(TimVn（OCH2CH2O）2（m+n）-l CNTs)的方法制备了一种新型的Ti-m V-n CNTs纳米复合材料,并用木质素分级多孔碳材料（LHPC）来负载TiO2晶粒,制备了TiO2/LHPC复合材料,另外对它们进行了各种物理性能和电化学性能表征,以期获得电化学性能优异的二氧化钛基负极材料。本研究工作主要进行了以下几个方面的研究:（1）研究了热分解温度、CNTs含量、钒含量对Ti-m V-n CNTs负极材料的电化学性能的影响;（2）研究了优化后得到的Ti-20V-9CNTs负极材料的电化学性能、储锂机制以及锂离子传输的动力学特性;（3）研究了TiO2/LHPC复合负极材料的物理性能、电化学性能以及储锂机制。结论概述如下:（1）研究发现CNTs含量为～13.10 wt%,Ti和V的原子数比为～3.91:1,并且在500℃煅烧制备的Ti-m V-n CNTs材料（即Ti-20V-9CNTs）具有最佳的电化学性能。（2）在Ti-20V-9CNTs材料中,钒的掺入提高了材料的导电性和Li+的扩散系数,提高了材料的电化学性能;Ti-20V-9CNTs电极材料的储锂过程包括法拉第储能过程和赝电容储能过程,钒掺入后增强了复合材料的赝电容过程;（3）Ti-20V-9CNTs负极材料具有较高的储锂容量、优异的倍率性能和优良的循环稳定性,在0.1 A g-1的电流下,比容量为～350.0 m Ah g-1;在5.0 A g-1的高电流密度下比容量为～220.0 m Ah g-1;以及0.1 A g-1的电流密度下反复充放电循环350周后几乎没有容量衰减。（4）TiO2/LHPC负极材料具有优异的倍率性能,在0.1～3.0 A g-1的电流密度下,可逆比容量分别为365、289、200、140、91、64 m Ah g-1;可逆比容量高,在0.1 A g-1的电流密度下,反复充放电50次后,比容量稳定在～320 m Ah g-1;循环稳定性好,在1.0 A g-1的大电流密度下,反复充放电循环50次后,比容量稳定在～130 m Ah g-1,继续反复充放电至500次后,可逆比容量衰减到～116 m Ah g-1,容量保留率为89.2%,这主要归因于LHPC材料具有高电导性和高比表面积。
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