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H_2Ti_(12)O_(25)负极材料的高导电性聚合物原位包覆及其电性能研究

梁晶晶  
【摘要】:与传统碳基材料相比,钛基材料具有循环稳定好、安全系数高、对环境友好的优势,逐步成为负极材料研究的热点。其中,高电位负极材料H_2Ti_(12)O_(25)因理论容量高和循环稳定性好逐渐引起人们的关注。但H_2Ti_(12)O_(25)固有的锂离子扩散系数小和导电率低,严重制约着它的实用化和商业化。本论文在H_2Ti_(12)O_(25)表面进行了高导电性聚合物聚苯胺(PANI)、PEDOT的原位聚合包覆,并讨论了不同质子酸掺杂的PANI包覆层对H_2Ti_(12)O_(25)电化学性能的影响。结论如下:1.采用球磨辅助软化学法合成亚微米级H_2Ti_(12)O_(25)颗粒,通过XRD表征证明产物为纯相。该样品(HTO)循环100周后容量仅为109 mAhg~(-1)。2.采用原位聚合法制备了盐酸掺杂聚苯胺包覆的H_2Ti_(12)O_(25)。该包覆可以有效提高H_2Ti_(12)O_(25)的放电容量和倍率性能。当包覆量为2 wt%(HTO/P2)时,在1C下的首次放电容量为253.8 mAhg~(-1),循环200周后容量为151 mAhg~(-1),容量保持率为94.2%,20C下的放电比容量为76 mAhg~(-1)。3.采用原位聚合法,使用对磺基水杨酸和盐酸共掺杂的聚苯胺对H_2Ti_(12)O_(25)进行表面改性。复合酸掺杂的聚苯胺的分散性更强,导电性更好。此条件的包覆样品HTO/P22具有更高的放电容量和更好的倍率性能。在1C下循环200周后其放电比容量可高达175.4 mAhg~(-1),容量保持率为98.5%,在高倍率20C下的放电比容量有96.7 mAhg~(-1)。4.采用原位聚合法制备了高导电性聚合物PEDOT包覆的H_2Ti_(12)O_(25)。当PEDOT的包覆量为5 wt%时,可明显提高H_2Ti_(12)O_(25)的放电容量和改善倍率性能。在1C下循环200周后,该样品(HTO/PE)的放电比容量为167 mAhg~(-1),而未包覆样品HTO循环200周后的容量仅为109 mAhg~(-1)。


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