通过水热法结合碳包覆的途径,制备出碳包覆的二氧化钛样品,并对样品进行氮掺杂后作为钠离子电池负极材料。通过XRD、SEM、XPS、充放电测试对其进行结构、形貌分析和电化学性能研究。结果发现,氮离子掺杂对二氧化钛的晶型没有影响,且氮离子成功地掺入晶体内部。氮离子掺杂后,样品N-TiO_2的倍率性能有了明显的提高。在5 A/g电流密度下,样品二氧化钛和N-TiO_2的放电比容量分别为120.5、141.9 m A·h/g。在1 A/g的电流密度下,样品二氧化钛和N-TiO_2的放电比容量分别为115、170.8 m A·h/g,循环1 000圈后,放电比容量依然高达111.2、168 m A·h/g,样品N-TiO_2和二氧化钛均具有优异的循环稳定性,但氮离子掺杂后,比容量有了显著的提高。实验表明,氮离子掺杂后,材料中产生的Ti3+和氧空位有效地提高了材料的导电性,使得其电化学性能有了明显的改善。
二氧化钛(TiO_2)作为钠离子电池负极材料有着极大的应用前景,但是,低的电导率限制其大规模应用。通过静电纺丝的方法,制备出碳复合的锐钛矿二氧化钛(TiO_2)样品,并对样品进行氮掺杂,作为自支撑钠离子电池负极材料。通过XRD、SEM、XPS、充放电测试对其进行结构、形貌分析和电化学性能研究。结果发现,氮离子成功的掺入晶体内部,且对TiO_2的晶型没有影响。氮离子掺杂后,样品N-TiO_2的倍率性能有了明显的提高。在10 A·g^(-1)电流密度下,样品TiO_2和N-TiO_2的可逆比容量分别为134.3 m Ah·g^(-1)和212.1 m Ah·g^(-1)。在1 A·g^(-1)的电流密度下,样品N-TiO_2和TiO_2的可逆比容量分别为192.4 m Ah·g^(-1)、124.5 m Ah·g^(-1),循环1000圈后,放电比容量依然高达195.5 m Ah·g^(-1)、120.9 m Ah·g^(-1),样品N-TiO_2和TiO_2均具有优异的循环稳定性,但氮离子掺杂后,比容量有了显著的提高。实验表明,氮离子掺杂后,材料中产生的Ti^(3+)和氧空位可以提高电子电导率和Na^+在材料中的扩散效率,使得其电化学性能有了明显的改善。
锰酸锂正极材料在充放电循环过程中容量衰减严重,严重影响其大规模应用。针对其容量衰减严重的问题,通过固相制备出Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4正极材料,并用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)、能量散射光谱(EDS)、充放电测试、CV和EIS对其结构、形貌及电化学性能进行了研究。结果表明,Mg2+、Na+的掺杂未改变Li Mn2O4的结构。在0.2 C下,样品Li Mn2O4和Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的首次放电比容量分别为127.1 m Ah/g和123.3 m Ah/g,充放电循环100次后,其容量保持率分别为77.34%和94.81%,Mg2+、Na+掺杂后,材料的初始放电比容量略有降低,但循环性能明显得到了改善。在10 C下,Li_(0.95)Na_(0.05)Mg_(0.1)Mn_(1.9)O_4的放电比容量高达92.4 m Ah/g。实验表明,Mg2+、Na+的共同掺杂有效改善了Li Mn2O4的循环稳定性和倍率性能。
