提高钛酸锂负极材料倍率性能的研究进展

锂离子动力电池目前存在的主要问题为快速充电和安全性能较差。与石墨负极相比,钛酸锂负极能够明显提高锂离子动力电池的快速充电和安全性能,具有较大的应用前景。介绍了钛酸锂的嵌脱锂机制,分析了提高钛酸锂倍率充放电性能的主要方法,发现钛酸锂与金属和碳基材料复合,能够显著提高材料的电化学性能;通过控制钛酸锂形貌,也可得到倍率性能良好的钛酸锂,但是材料的振实密度较低;制备由纳米级一次粒子组成的微米级二次粒子,材料兼具纳米级一次粒子优越的电化学性能和微米级粒子较高的振实密度。总体而言,高性能钛酸锂材料的设计和制备已经取得了重大进展,然而目前钛酸锂电池面临的主要问题是其胀气行为,所以未来的研究重点将是揭示和研究钛酸锂电池的胀气机理和解决机制。     

钛酸锂/石墨烯复合材料及电化学性能

通过固相法制备出钛酸锂(LTO)样品,再将LTO和氧化石墨烯通过水热法制得钛酸锂/还原石墨烯复合材料(LTO-RGO)。通过XRD、SEM、TEM对材料的结构、形貌进行表征,并进行充放电性能测试、交流阻抗测试来检测其电化学性能。结果表明,石墨烯对钛酸锂进行包覆处理不影响钛酸锂材料的晶型结构、无杂相出现。钛酸锂/石墨烯复合材料表现出了比钛酸锂材料更为优异的电化学性能,0.2C倍率下的放电比容量为208.7mA·h/g,50次循环后容量保持率为98.10%;20C倍率下的放电比容量为136.1mA·h/g。     

自氢氧化锂制备钛酸锂及其在锂离子电容器中的性能研究

电极材料和器件结构是开发性能优异的储能器件的关键因素,开发了一种以氢氧化锂为起始原料制备纳米钛酸锂的方法。该方法绿色、高效、经济,所得钛酸锂质量高,电化学性能优异。利用钛酸锂作为负极材料,商用活性炭作为正极材料,得到了一种结构新颖、能量密度和功率密度优异的储能器件锂离子电容器。     

基于中国专利的钛酸锂发展趋势分析

随着国家对新能源汽车的重视,动力电池的发展方向主要包括磷酸铁锂电池、三元电池和钛酸锂电池。而由于钛酸锂电池具有寿命长、功率高、安全性强等特点,其可以应用于城市公交、储能、工业化设备等领域。通过系统检索中国钛酸锂专利文献,对钛酸锂在中国的发展趋势、竞争格局、技术领域、应用市场等进行了数据挖掘和分析。分析表明,钛酸锂的制备技术依旧没有达到成熟,钛酸锂制备技术的主流依旧是改性;解决或缓解钛酸锂电池的胀气问题,主要是进行钛酸锂材料的改性、电解液改性及化成方法的改进为主;钛酸锂技术主要来自于中日美,并且中国为主要市场;钛酸锂的应用领域逐渐开始扩展,但主要集中于新能源汽车和储能领域,在其他领域的应用还有非常大的市场潜力,这将会是钛酸锂领域未来专利申请的趋势所在。     

锂离子电池负极材料钛酸锌锂的研究进展

报道了钛酸锌锂材料研究现状。对钛酸锌锂的结构与性能、合成方法和改性方法进行阐述。最后对钛酸锌锂负极材料进行总结和展望。     

改性钛酸锂的储锂和储钠性能

通过粉末X射线衍射、热重、差示扫描量热与扫描电子显微镜考察了6种改性钛酸锂材料的微观结构特征,并组装成扣式电池考察它们作为锂离子电池与钠离子电池负极材料时的电化学特征。结果表明:作为锂离子电池负极材料,无定形碳和碳纳米管包覆钛酸锂具有更高的可逆容量、优异的循环性能和良好的倍率性能;而作为钠离子电池负极材料,纳米化钛酸锂材料具有更好的储钠性能;一次粒子小于100 nm的钛酸锂材料,以0.1C充放电时可逆容量为155 m A·h/g,以0.2C放电、10C充电时,容量仍保持在118 m A·h/g。     

球形多孔钛酸锂／导电碳复合材料的制备及其作为锂离子电池负极材料的倍率性能研究

采用喷雾干燥法分别制备了球形多孔钛酸锂／导电碳以及钛酸锂／碳复合材料,进行了XRD、SEM等材料表征,并作为负极材料组装成锂离子电池对比二者的电化学性能、循环稳定性以及倍率性能的变化,结果表明以导电碳替代有机物热裂解碳可以避免球形颗粒膨胀,自身结构更加致密,倍率性能提高,特别是大电流条件下提高幅度明显,20C时钛酯锂／导电碳仍能保持120mAh／g的可逆容量,而传统的钛酸锂／碳颗粒只有97mAh／g。     

基于水热法的钛酸锂/还原石墨烯复合材料制备与性能研究

研究用水热法制备还原石墨烯(RGO)和钛酸锂的复合材料,同时研究它的光催化性能如何,使用水热法分为两大步,第一步主要是合成钛酸锂:第二步是为了合成相应的复合材料,就得用XRD、SEM、X射线光电子能谱仪等一系列手段对符合材料进行表征,从而来评价它的光催化性能如何。从实验中我们可以得出,通过调节HF的浓度就可以制备出具有较高活性的复合材料,其中的钛酸中的F可以以物理吸附态和化学结合态这两种形式存在,而第二步则是在生成复合材料的同时把GO被转换成RGO。通过紫外线的照射下,使用两步水热合成的钛酸锂/还原石墨烯复合材料具有较好的光催化性能。     

钇掺杂钛酸锂/石墨烯纳米复合材料的合成与电化学性能

以氧化石墨烯（GO）为基底，钛酸四丁酯、一水合氢氧化锂、六水合硝酸钇为原料，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，采用溶剂热法合成前驱体，在N2气氛保护下高温煅烧合成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。采用SEM、XRD、EDS、Raman对复合材料进行了形貌、结构和成分表征。将复合材料用作锂离子电池负极材料，采用循环伏安法、恒流充放电循环法研究了其电化学性能。结果表明，片状钛酸锂包覆在氧化石墨烯片上形成了钇掺杂钛酸锂/氧化石墨烯纳米复合材料。在100 mA/g的电流密度下，钇掺杂量为8%（以钛酸锂的物质的量为基准，下同）的纳米复合材料的首次放电比容量为145.5mA·h/g，经过100圈充放电循环后容量衰减几乎为0，经过200圈循环后容量衰减1.59%，经过300圈循环后容量衰减3.24%，与目前容量保持率只有80%左右的石墨负极相比有明显的改进。钇元素的掺杂和钛酸锂包覆氧化石墨烯形式的复合材料可以减小钛酸锂电极在充放电循环中的极化程度，从而改善了材料的循环性能。     

尖晶石型Li4Ti5O12负极材料的研究进展

锂离子电池以其高功率和高能量密度等优点而被认为是电动汽车和其他便携式电器的最有前途的动力能源。提高电化学性能及其安全性是锂离子电池面临的主要挑战。尖晶石型钛酸锂因具有良好的结构稳定性、安全性以及高倍率充放电性能,成为锂离子动力电池负极材料的研究热点。综述了国内外钛酸锂负极材料的最新研究进展,包括：合成方法,掺杂、表面改性,重点阐述了碳材料表面改性及其应用,展望了钛酸锂作为混合动力电池负极材料的发展趋势。     

Hydrothermal Soft Chemical Synthesis and Particle Morphology Control of BaTiO3 in Surfactant Solutions

Barium titanate (BaTiO₃) particles with book-like and spherical morphology were prepared by using a hydrothermal soft chemical process in the presence of a cationic surfactant. A layered titanate of H_1.07Ti_1.73O₄ with a lepidocrocite-like structure and plate-like particle morphology was used as the precursor. The layered titanate was hydrothermally treated in a Ba(OH)₂–(HTMA-OH) ( n -hexadecyltrimethylammonium hydroxide) solution or a Ba(OH)₂–(HTMA-Br) ( n -hexadecyltrimethylammonium bromide) solution in a temperature range of 80°–250°C to prepare BaTiO₃. The intercalation reaction of HTMA⁺ with the layered titanate promotes the structural transformation reaction from the layered titanates to BaTiO₃, while it inhibits the structural transformation reaction to anatase under the hydrothermal conditions. The particle morphology of BaTiO₃ prepared by this method dramatically changes with changing reaction conditions. HTMA⁺ plays an important role in changing particle morphology in the hydrothermal soft chemical process.     

钒掺杂二氧化钛光催化活性研究

二氧化钛凭借优异的光催化性能,越来越受到人们的广泛关注和重视。以钛酸四丁酯为原料,利用水解-水热-干燥/煅烧工艺制备得到未掺杂TiO₂光催化剂和掺钒TiO₂光催化剂,利用其对甲基橙溶液的降解率做了比较分析。结果表明,以钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备钒掺杂TiO₂光催化剂是可行的。制备V/TiO₂产品的最佳工艺条件：钒钛质量比为6∶100、水热温度为160 ℃、水热时间为12 h,120 ℃下干燥14 h。紫外光照射条件下,甲基橙光催化降解效率达到99.10%,降解时间小于45 min。     

矿化剂浓度对水热合成BaTiO3纳米粉体影响的研究简

以氢氧化钠做矿化剂,利用钛酸丁酯和氢氧化钡,通过水热法合成了纳米钛酸钡粉体。通过XRD、差热分析和高倍显微镜观察等分析表征手段,对矿化剂加入量对水热合成纳米钛酸钡粉体的影响进行了初步研究探讨。     

Hydrothermal Synthesis of Bismuth Titanate Powders

Bismuth titanate was synthesized under hydrothermal conditions from an amorphous bismuth–titanium precursor gel. The gel was formed by mixing a bismuth acetate complex with titanium butoxide and then adding the solution dropwise into 6 M NaOH. The resulting gel suspension was reacted under hydrothermal conditions at temperatures ranging from 160° to 200°C to form crystalline bismuth titanate. The gel crystallization kinetics increased with temperature, which resulted in 100% crystalline bismuth titanate in 5 h at 200°C. Wavelength-dispersive spectroscopy data indicated that sodium was incorporated into bismuth titanate during processing, and X-ray diffractometry suggested that the powder was composed of the Bi₅Ti₄O₁₅ phase. Transmission electron microscopy micrographs showed that the gel particles decomposed to 100–200 nm crystalline bismuth titanate particles during hydrothermal processing.     

磁性离子掺杂钛酸盐纳米管的合成与表征

以纯锐钛矿相TiO2纳米粉体为前体,利用水热法,在制备的过程中进行同步掺杂,合成了掺杂磁性金属离子的钛酸盐纳米管;并利用X射线衍射（XRD）分析、透射电子显微镜（TEM）、热分析（TG-DTA）和BET比表面积对产物进行了表征。结果表明,合成的纳米管具有不同于锐钛矿相的钛酸盐结构,比表面积和孔体积很大,并且磁性离子的掺杂对纳米管的晶体结构和形貌没有产生大的影响。高温煅烧处理对钛酸盐纳米管的结构影响较大,当温度高于450 ℃后,纳米管的层状结构被破坏,晶体结构转化为锐钛矿相的TiO2结构。     

Hydrothermal synthesis of titanate nanotubes followed by electrodeposition process

Titanate nanotubes were synthesized by hydrothermal process using commercial titania nanoparticles. The experiments were carried out as a function of reaction time, temperature, and NaOH concentration. Furthermore, the titanate nanotube film was fabricated on the Si substrate using electrodeposition method with 60 V and at room temperature. The specimens were investigated by using various techniques such as field-emission scanning electron microscopy (FESEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Raman Spectroscopy, and Xray photoelectron spectroscopy (XPS). The formation of sodium titanate nanotubes was affected strongly by the variation in all parameters. The best conditions for the titanate nanotubes were found to be a reaction temperature of 150°C, 10 M NaOH concentration, and reaction time of 48 hr. Under the best conditions, the resulting titanate nanotubes did not contain any remains of starting material, namely P25 nanoparticles, and also the resulting nanotubes had very smooth morphology with a diameter of ∼10 nm and length extending up to several micrometers without presence of any bundlelike structures. The washing of sodium titanate nanotubes with HCl solution leads to conversion into protonic titanate nanotubes via ion exchange reaction. The subsequent sintering of the titanate nanotubes renders dehydration of interlayered OH groups, thereby leading to precipitation of anatase phase. The tubular structure also gets destroyed during phase change, beyond 375°C. The electrodeposited titanate film with 60 V for 10 min at room temperature was dense and uniform. In this work, we suggest that electrochemical deposition method of titanate nanotubes film can be used for its applications.     

Hollow hybrid titanate/Au@TiO2 hierarchical architecture for highly efficient photocatalytic application

Hollow hybrid titanate/Au@TiO₂ hierarchical architecture consisting of titanate and anatase titanium dioxide (TiO₂) loaded with Au nanoparticles was prepared via a sol-impregnation method combined with a hydrothermal etching process. The titanate/Au@TiO₂ architecture possesses unique hollow spherical configuration with Au nanoparticles loaded in the middle of titanate and TiO₂ shells and allows to be used as a microreactor for photocatalytic application. The hybrid titanate/Au@TiO₂ photocatalyst shows significantly enhanced photocatalytic activity on degradation of methylorange (MO) under UV light irradiation due to the lower electron–hole pairs recombination rate arisen from the synergistic effect of titanate-Au-TiO₂ in hybrid hierarchical architecture.     

水热合成法制备钛酸钡纳米粉体的研究进展

钛酸钡纳米粉体是非常重要的工业基础材料之一,关于钛酸钡纳米粉体的制备及形貌的控制一直是研究的热点,特别是水热合成方法,因其独特的优势越来越引起人们的关注.就水热法合成法制备钛酸钡纳米粉体的反应机理、影响因素以及存在的问题进行了系统综述,并对其发展前景进行了展望.     

二氧化钛水热合成单分散立方形貌PZT粉体

本文以TiO2、ZrOCl2·8H2O和Pb（NO3）2为反应物、KOH为矿化剂水热合成得到组成均一且外观具有规则立方形貌的单分散PZT粉体．研究了矿化剂浓度、水热反应温度和反应时间对产物相组成和外观形貌的影响。结果表明：在KOH浓度为2．0mol／L、水热合成温度为160℃、反应时间为18h时可得到最佳形貌和颗粒尺寸（1．5～2μm）的PZT。进一步的研究表明,水热温度的增加有利于得到大尺寸立方形貌的PZT粉体,这一现象与以钛的醇盐为原料时所得的结果正好相反。反应机制的分析表明：在本合成体系中,PZT的形成过程主要是TiO2的溶解、Pb^2＋和ZrOCl2的水解以及PZT晶核的形成和生长过程。其中矿化剂对TiO2的溶解是整个水热过程的控制步骤。