加入增韧材料提高TiO2复合纳米电极的力学和电化学性能

张鹏斐; 乔志军; 张志佳; 于镇洋; 赵潭; 苟金龙

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为了改善传统钛复合薄膜电极力学性能较差的问题,制备了力学性能优异并且具有高比容量的多孔钛连续复合增韧薄膜并将其作为锂电池的负极材料。通过非溶剂置相分离法与高温烧结相结合的方法制备出力学性能优异、空间利用率高的多孔钛复合增韧平板膜然后选择了最佳阳极氧化条件对其进行表面修饰,生长TiO2纳米管,最后经过退火处理得到多孔钛连续复合增韧薄膜电极。实验以3μm粒径钛粉和钛丝直径100μm、厚度100μm的钛网为原料,N-甲基-2-吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈为添加剂制备多孔钛复合增韧平板膜生坯,将生坯在氩气保护下经1000℃烧结,得到孔径为2~8μm的多孔钛复合增韧平板膜。采用阳极氧化法在多孔钛复合增韧平板膜和钛网上直接生长TiO2纳米管,制得多孔钛连续复合增韧薄膜电极。该复合薄膜电极作为锂电池的负极材料具有良好的电化学性能,其在100μA/cm^2电流密度下,比容量可以稳定在1250μAh/cm^2左右,即使电流密度增加到500μA/cm^2,比容量仍能保持在950μAh/cm^2。这种经过增韧处理的钛复合增韧薄膜电极的力学性能相比单一的TiO2薄膜电极得到巨大提升,进一步提高了电极在反应过程中的结构稳定性,同时新的三维多孔骨架结构与无增韧材料钛网的多孔钛薄膜电极相比容量提高20%~30%。本工作通过以同材料作为增韧材料制备复合薄膜增韧电极的方法,不仅改善了TiO2薄膜电极力学性能差的问题,还进一步提高了其比容量和循环稳定性,为TiO2复合材料作为锂电池负电极材料提供了新思路。

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来源
《材料导报》 |2020年第s02期|24-29|共6页
作者
张鹏斐; 乔志军; 张志佳; 于镇洋; 赵潭; 苟金龙;
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作者单位

天津工业大学机械工程学院;

天津300387;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类碱金属（ⅠＡ族）元素的无机化合物;
关键词
增韧处理; 钛网; 阳极氧化; TiO2纳米管; 力学性能; 钛复合薄膜电极;

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