TiO2@MWNTs纳米复合材料的制备及其储锂性能

doi:10.6023/A1105275

化学学报 ›› 2012, Vol. 70 ›› Issue (01): 15-20.DOI: 10.6023/A1105275 上一篇下一篇

研究论文

TiO₂@MWNTs纳米复合材料的制备及其储锂性能

陈琳^a, 申来法^b, 聂平^a, 苏晓飞^a, 张校刚^b, 李洪森^b

a. 新疆大学化学化工学院, 乌鲁木齐 830046;
b. 南京航空航天大学材料科学与技术学院, 南京 210016

投稿日期:2011-05-27 修回日期:2011-08-02 发布日期:2012-02-25
通讯作者: 张校刚 E-mail:azhangxg@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(Nos.20873064,21173120)以及中国高校博士点专项基金(No.20060287026).

Preparation and Electrochemical Lithium Storage of Titanium Dioxide@Multi-walled Carbon Nanotubes(TiO₂@MWNTs) Nanocomposites

Chen Lin^a, Shen Laifa^b, Nie Ping^a, Su Xiaofei^a, Zhang Xiaogang^b, Li Hongsen^b

a. College of Chemistry and Chemical Engineering, Xinjiang University, Urumqi 830046;
b. College of Material Science and Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016

Received:2011-05-27 Revised:2011-08-02 Published:2012-02-25
Supported by:
Project supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.20873064,21173120),Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China(No.20060287026).

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摘要/Abstract

以TiOSO₄为钛源,多壁碳纳米管(MWNTs)为载体,溶剂热法制备了多壁碳纳米管/二氧化钛纳米复合材料(TiO₂@MWNTs),并利用XRD,SEM,TEM,N₂吸附-脱附和TG-DSC等测试手段对合成产物的结构和形貌进行表征,用恒流充放电测试研究TiO₂@MWNTs纳米复合材料的储锂性能.N₂吸附-脱附曲线和孔径分布曲线证实TiO₂@MWNTs存在多级孔道结构以及较大的比表面积.电化学测试结果表明,与纯TiO₂颗粒相比,TiO₂@MWNTs纳米复合材料具有更好的容量保持率和倍率性能.在1C倍率下,复合材料的可逆容量为200mAh·g^-1,循环100圈后容量仍达182mAh·g^-1,即使在10C大倍率下,容量约为100mAh·g^-1左右.

关键词: 锂离子电池, 负极材料, TiO₂@MWNTs纳米复合材料, 溶剂热

The TiO₂@MWNTs nanocomposites have been prepared by a simple one-step solvothermal method using low-cost TiOSO4 as the raw material in the presence of MWNTs.X-ray diffraction(XRD), scan electron microscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM),nitrogen adsorption-desorption and thermogravimetric-differential scanning calorimeter(TG-DSC)analysis were performed to characterize the structures and morphologies of the TiO₂@MWNTs composites.Their lithium storage properties were investigated with galvanostatic charge/discharge measurements when the composites was used as anode materials for lithium-ion batteries(LIBs).The nitrogen adsorption-desorption curve and pore size distribution verified that the TiO₂@MWNTs nanocomposites had rich hierarchical pores and large specific surface area.Compared with pristine TiO₂,these TiO₂@MWNTs nanocomposites exhibited much higher rate capability and even better capacity retention.The reversible capacity of the nanocomposites electrode is up to 200 mAh· g^-1 and remain at 182 mAh· g^-1 at 1 C after 100 cycles.The reversible capacity is about 100 mAh· g^-1 even at the high rate of 10 C.

Key words: lithium-ion battery, anode material, TiO₂@MWNTs nanocomposites, solvothermal

引用此文

陈琳, 申来法, 聂平, 苏晓飞, 张校刚, 李洪森. TiO₂@MWNTs纳米复合材料的制备及其储锂性能[J]. 化学学报, 2012, 70(01): 15-20.

Chen Lin, Shen Laifa, Nie Ping, Su Xiaofei, Zhang Xiaogang, Li Hongsen. Preparation and Electrochemical Lithium Storage of Titanium Dioxide@Multi-walled Carbon Nanotubes(TiO₂@MWNTs) Nanocomposites[J]. Acta Chimica Sinica, 2012, 70(01): 15-20.

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Preparation and Electrochemical Lithium Storage of Titanium Dioxide@Multi-walled Carbon Nanotubes(TiO₂@MWNTs) Nanocomposites

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