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国产新材料气相法纳米二氧化钛在锂离子电池碳硅负极应用研究取得突破

文章来源：中化新网更新时间：2024-04-25 15:22:18

锂离子电池，其负极材料通常采用嵌锂碳材料，正极材料一般用过渡金属氧化物，含有锂盐的有机混合溶液作为电解液，通过Li+

　　离子在正负极电极材料的嵌入与脱出进行能量的储存与释放

　　其电极反应方程式为：

　　正极反应: LiyMO?→Liy-xMO?+xLi++xe-

　　负极反应: nC+x(Li++e-)→LixCn

　　电池反应: LiyMO?+nC→Liy-xMO?+LixCn

　　其中，M为钴、镍、铁等金属元素；正极化合物为LiCoO?、LiMn?O?、LiFeO?等；负极化合物一般为LixC?、WO?和TiS?等。

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　　硅碳负极是由硅和碳组成的复合材料，是一种新型负极材料。在锂离子电池中，负极是电池的重要组成部分，直接影响电池的性能和寿命。与传统的石墨负极相比，硅碳负极具有能量密度高，放电平台合适等优点，是较具潜力的锂电池负极材料之一，相较于石墨负极材料，可明显提升锂电池的容量和循环稳定性。目前，硅碳负极主要应用于锂离子电池领域。

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　　气相法纳米二氧化钛是一种气相法(热解法)工艺制备的超微细粒径、高纯度、高比表面积纳米二氧化钛粉体，具有独特的锐钛型与金红石型混合晶体结构，良好的热稳定性、化学稳定性，优异的催化和光催化效率以及紫外光敏性、杀菌性。尤其气相法纳米二氧化钛作为锂电池原材料之一，一直是汇富纳米新材料研究重点。汇富纳米技术人员通过研究发现，在锂电池硅碳负极中，是否添加气相法纳米二氧化钛会对硅碳负极的性能产生影响。

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图1

　　研究人员首先取两份等量的锂电池硅碳负极材料，其中一份不做处理，作为空白样，在另一份添加1%气相法纳米二氧化钛，作为实验对照样，随后使用机械融合机充分将气相法纳米二氧化钛包裹硅碳负极材料，制作成为纽扣电池，最终使用电池测试系统进行数据测试。

　　分别对未添加气相法纳米二氧化钛的空白样和添加气相法纳米二氧化钛的实验样进行200次充放电测试，得到两块电池分别200次充放电后数据。通过观察图1发现

　　锂电池硅碳负极空白样电池容量维持为初始容量的80.5%，衰减比例为19.5%，

　　锂电池负极实验样电池容量维持为初始容量92.8%，衰减比例为7.2%。

　　添加湖北汇富纳米材料股份有限公司生产的HIFULL ®气相法纳米二氧化钛实验样的电池容量明显高于未添加的空白样，在锂电池硅碳负极材料中添加气相法纳米二氧化钛可以有效提升锂电池负极材料的循环稳定性和耐久性，显著减缓电池衰减，更好的助力锂电池行业发展和进步。

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