纳米钛酸锂电极材料的制备、表面改性及嵌脱锂行为【2025|PDF下载-Epub版本|mobi电子书|kindle百度云盘下载】

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第1章 引言1

1.1 选题背景及意义1

1.2 锂离子电池概述3

1.2.1 锂离子电池的发展状况3

1.2.2 锂离子电池的结构和工作原理4

1.3 锂离子电池负极材料5

1.3.1 碳负极材料5

1.3.2 金属、氧化物负极材料6

1.4 钛酸锂的结构和电化学性能7

1.5 尖晶石型钛酸锂的制备方法9

1.5.1 高温固相法9

1.5.2 微波合成法11

1.5.3 溶胶-凝胶法12

1.5.4 水热/溶剂热法13

1.5.5 其他方法13

1.6 尖晶石型钛酸锂的改性研究14

1.6.1 表面改性14

1.6.2 元素掺杂18

1.6.3 粒径和形貌控制19

1.7 论文的提出及研究内容20

1.7.1 钛酸锂负极材料存在的主要问题20

1.7.2 课题研究内容21

第2章 实验部分23

2.1 材料制备23

2.1.1 化学试剂23

2.1.2 材料合成24

2.2 材料表征24

2.2.1 材料的物理化学表征25

2.2.2 材料的电化学性能表征27

第3章 纳米颗粒钛酸锂/碳复合材料的设计和制备及其电化学性能研究29

3.1 实验方法29

3.2 钛酸锂负极材料的结构设计30

3.3 表面活性剂对钛酸锂物相和结构的影响分析31

3.3.1 钛酸锂制备过程中的物相变化31

3.3.2 钛酸锂材料的形貌和结构表征32

3.3.3 钛酸锂表面残留碳的结构表征和含量分析34

3.3.4 钛酸锂材料的成分分析35

3.4 表面活性剂对钛酸锂电化学性能的影响36

3.4.1 表面活性剂对钛酸锂倍率和循环性能的影响36

3.4.2 钛酸锂材料制备中表面活性剂浓度的优化37

3.4.3 钛酸锂材料嵌脱锂反应过程分析38

3.4.4 钛酸锂材料电子迁移和锂离子扩散过程分析39

3.5 本章小结41

第4章 纳米片状钛酸锂表面氮掺杂碳包覆层的构建及其电化学性能研究43

4.1 实验方法44

4.2 钛酸锂表面多功能氮掺杂碳包覆层的构建过程44

4.3 氮掺杂碳包覆钛酸锂的物相和结构分析45

4.3.1 钛酸锂制备过程中水热前驱体的表征45

4.3.2 反应温度对钛酸锂物相的影响46

4.3.3 反应温度对钛酸锂表面残碳量的影响47

4.3.4 反应温度对钛酸锂形貌的影响48

4.3.5 氮掺杂碳包覆钛酸锂的结构表征50

4.3.6 钛酸锂表面氮掺杂碳包覆层的结构表征和成分分析50

4.4 氮掺杂碳包覆钛酸锂的电化学性能表征52

4.4.1 钛酸锂的倍率和循环性能表征52

4.4.2 钛酸锂材料嵌脱锂反应活性研究54

4.4.3 钛酸锂表面氮掺杂碳包覆对电池内阻和锂离子扩散的影响55

4.4.4 氮掺杂碳包覆层对钛酸锂/电解液界面反应活性的抑制作用57

4.5 本章小结58

第5章 ZnO修饰层抑制钛酸锂/电解液界面反应研究61

5.1 实验方法62

5.2 金属氧化物包覆层对钛酸锂/电解液界面反应的抑制作用62

5.3 ZnO修饰对钛酸锂物相、形貌和结构的影响63

5.3.1 ZnO修饰对钛酸锂物相的影响63

5.3.2 ZnO修饰对钛酸锂表面成分变化的影响64

5.3.3 ZnO修饰对钛酸锂形貌和结构的影响65

5.3.4 ZnO修饰钛酸锂材料的元素分布情况66

5.4 ZnO修饰对钛酸锂电化学性能的影响67

5.4.1 不同含量ZnO修饰对钛酸锂的倍率和循环性能的影响67

5.4.2 ZnO修饰对电化学反应中锂离子扩散和电子传导的影响68

5.4.3 ZnO修饰对抑制钛酸锂/电解液界面副反应的作用分析70

5.5 本章小结72

第6章 嵌锂深度对钛酸锂结构和电化学性能的影响73

6.1 实验方法73

6.2 钛酸锂的物相和形貌分析74

6.3 嵌锂深度对钛酸锂电化学性能的影响74

6.3.1 嵌锂深度对钛酸锂倍率性能的影响74

6.3.2 嵌锂深度对钛酸锂循环性能的影响77

6.4 嵌锂深度对锂离子扩散的影响77

6.5 嵌锂深度对电池内部阻抗的影响79

6.6 深度嵌锂对钛酸锂表面固态电解质膜形成的促进作用82

6.7 不同嵌锂深度下固态电解质膜的形成机理和成分分析83

6.8 本章小结87

第7章 结论89

参考文献91

索引103

在学期间发表的学术论文与研究成果105

致谢108