钛基氧化物_石墨烯气凝胶复合物的合成及其电化学行为研究

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1、分类号：单位代码：１０１４０密级：公开学号：４０３１５４１８３４六聲（￡￥ＬＩＡＯＮＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ专业学位论文ＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＭＡＳＴＥＲＤＥＧＲＥＥ钛基氧化物／石墨烯气凝胶复合物的合成中文题目：及其电化学行为研究－Ｓｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｔｉｔａｎｉｕｍｂａｓｅｄｙｏｘｉｄｅｒａｈｅｎｅａｅｒｏｅｌｃｏｍｌｅｘｓ英文题目：／ｇｐｇｐ论文作者：聂胜楠指导教师：宋溪明教授专业：化学工程完成时间二〇一八

2、年五月：分类号：单位代码：10140密级：公开学号：4031541834专业学位论文钛基氧化物/石墨烯气凝胶复合物的合成及其中文题目：电化学行为研究Synthesisandelectrochemicalbehaviorsoftitanium-based英文题目：oxide/grapheneaerogelcomplexs论文作者：聂胜楠指导教师：宋溪明教授专业：化学工程完成时间：二○一八年五月申请辽宁大学专业学位论文钛基氧化物/石墨烯气凝胶复合物的合成及其电化学行为研究Synthesisandelectrochemicalbehaviorsoftitaniu

3、m-basedoxide/grapheneaerogelcomplexs作者：聂胜楠指导教师：宋溪明教授专业：化学工程答辩日期：2018年5月30日二○一八年五月·中国辽宁摘要摘要作为最具发展前景的锂离子电池负极材料，尖晶石型钛酸锂Li4Ti5O12(LTO）因其具有高电压平台（1.55V，vs.Li/Li+）、“零应变”特性、良好的稳定性和显著的循环性能而备受国内外学者关注。然而，LTO材料也由一定的缺点，其电子导电性差的缺陷很大的阻碍了其在电池负极材料领域的广泛应用。故而，研究人员一直努力探究对钛酸锂材料改性的方法，使LTO材料的电子导电性能得到改善。石墨

4、烯具有稳定的结构，并且其导电性能优异、比表面积大，将其与LTO复合已成为锂电池负极材料相关研究中的热门课题。但是，相关研究发现，将二维结构的石墨烯应用于锂电池的负极材料中存在很大的缺陷，很容易造成材料的团聚以致影响其性能。因此，本文通过对片层结构石墨烯自组装实现材料三维孔结构化，形成三维海绵体的石墨烯的气凝胶，将这种三维海绵体石墨烯气凝胶与LTO相复合以达到提高材料的电化学性能的目的。本文将二维石墨烯的结构自组装化，制作成三维结构海绵体石墨烯气凝胶，将其作为导电添加剂与LTO纳米片进行复合，加入少量的葡萄糖作为复合材料的还原剂和粘结剂，同时使用一步水热的方法，

5、将LTO纳米颗粒与石墨烯气凝胶复合。研究表明，成功合成了LTO/石墨烯气凝胶复合物，实验过程中GO中的多数含氧官能团被葡萄糖中的羟基(-OH)还原，从复合物的TEM图可发现，得到的复合物为纳米结构的钛酸锂颗粒，这些LTO颗粒分散到了石墨烯的片层上。此外，将复合材料与传统的LTO/石墨烯的复合材料相比较，结果显示本次合成的LTO/石墨烯气凝胶复合物具有更好的嵌锂及锂储存能力。在0.5C时其放电比容量达到了189mAhg-1，并且30C下仍保持167mAhg-1。TiO-12的理论容量高（比容量达到335mAhg），安全性能好，是理想的储锂材料，但其电子导电性较低

6、，锂离子扩散性较弱。本文采用水热方法将了TiO2和具有高导电性的石墨烯气凝胶进行复合，通过XRD分析材料的晶型结构，制备的复合物为锐钛矿晶型的TiO2，石墨烯气凝胶的引入能够增加TiO2的比表面积，并且提高了TiO2材料的分散性。在1.0V-2.5V之间对复合材料进行充放电测试，充放电曲线图显示，在1C倍率下，TiO2石墨烯气凝胶纳米复合物比容量达到了367.6mAhg-1，在30C时，其容量依然高于100mAhg-1，比纯相TiO2纳米颗粒表现出更好的循环性能和稳定性。这些结果表明TiO2和石墨烯共同发挥了它们的优势作用，石墨烯气凝胶对材料具有导电作用和分散

7、作用，同时也提供了部分的储锂容量。I摘要关键词：锂离子电池，尖晶石型钛酸锂（Li4Ti5O12），二氧化钛(TiO2)，石墨烯气凝胶，负极材料。IIABSTRACTABSTRACTAsthemostpromisinganodematerialforlithium-ionbatteries,spinellithiumtitanateLi4Ti5O12(LTO)hasattractedmuchattentionfromscholarsathomeandabroadforitshighvoltageplatform(1.55V，vs.Li/Li+)，"zerostr

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