【摘 要】
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纤铁矿型AxTi2-yMyO4（A=K,Rb或Cs,M=空位或Li,Mg,Co,Ni,Cu,Zn或Mn）钛基材料是一种重要的嵌入式锂/钠离子电池负极材料,具有成本低、稳定性高、循环寿命长、在锂/钠离子嵌入/脱出过程中体积变化小等优点,并引起了研究者的广泛关注。然而,由于低的理论容量和固有的低电导率导致其比容量低、倍率性能差,限制了纤铁矿型AxTi2-yMyO4在储能装置中的进一步发展。本论文通过对
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纤铁矿型AxTi2-yMyO4（A=K,Rb或Cs,M=空位或Li,Mg,Co,Ni,Cu,Zn或Mn）钛基材料是一种重要的嵌入式锂/钠离子电池负极材料,具有成本低、稳定性高、循环寿命长、在锂/钠离子嵌入/脱出过程中体积变化小等优点,并引起了研究者的广泛关注。然而,由于低的理论容量和固有的低电导率导致其比容量低、倍率性能差,限制了纤铁矿型AxTi2-yMyO4在储能装置中的进一步发展。本论文通过对纤铁矿型钛基材料K0.8Li0.27Ti1.73O4（KLTO）进行表面包覆、体相掺杂等方法制备得到Fe掺杂KLTO@r GO复合材料,以及通过离子交换法得到层间距更大的H1.07Ti1.73O4（HTO）微米材料,将这些材料作为锂离子电池负极材料来提升纤铁矿型钛基材料的电化学性能,另外,通过正负电荷吸引法制备HTO@r GO复合材料并研究其储钠性能,具体内容如下:（1）KLTO基负极材料储锂性能研究:通过Fe掺杂和r GO包覆制备得到Fe掺杂比例最优化的Fe2-KLTO@r GO复合材料,在50C(1C=175 m A g-1)的大电流密度下稳定循环3000次后其容量仍可达126.6 m A h g-1。此外,LFPO||Fe2-KLTO@r GO全电池在200 m A g-1的电流密度下稳定循环200次,比容量为64.5 m A h g-1。（2）HTO负极材料储锂性能研究:利用KLTO为源材料通过简单地离子交换法得到HTO,其作为锂电负极展现出良好的倍率性能及循环稳定性。在5 A g-1的电流密度下,循环3000次后仍保留101 m A h g-1的可逆容量。LFPO||HTO全电池在500 m A g-1的电流密度下循环200次后容量为73 m A h g-1。（3）HTO@r GO复合负极材料储钠性能研究:通过正负电荷吸引法在HTO表面包覆r GO得到HTO@r GO复合材料,将其作为钠离子电池负极材料研究其电化学性能。另外,通过计算赝电容贡献率、计算钠离子扩散系数、原位透射电子显微镜技术研究HTO储钠机理。
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