TiO2中空球的制备及其电化学性能的研究

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1 前言随着现代科技的发展，高性能、小型化的便携式电子设备成为了生活中必需品，这些电子设备需要较长的续航时间，这对电池提出了更高的要求。锂离子电池因其电压高、体积小、质量轻、比容量高、无记忆效应、绿色无污染、自放电小、寿命长等优点成为电池中的佼佼者[1][2]。锂离子电池是上世纪开发成功并得到广泛应用的新型的电池。Armond 在20 世纪八十年代率先提出二次锂电池的负极可以用脱嵌锂的化合物，即使用交换锂离子的层状化合物作为正、负极材料。这种体系降低了锂枝晶在负极的产生，提升了电池的安全性。同年，美国研究者 Goodenough 提出了充电锂电池的正极材料使用LiCoO2，锂离子电池体系初步产生。在接下来的十年探索中，到了 1988 年到 1990 年之间发现了一种替代金属锂作为锂离子电池负极的材料——石墨结构碳。至此形成了电池正极是过渡金属复合氧化物与锂，电池负极是石墨结构的碳材料作为，电解液是有机电解液的锂离子电池体系。这有效的降低了负极锂离子枝晶堆积造成的安全隐患，并且该体系嵌锂电位较低，电压损失小。Nargoura 在 1990 年成功研制正极为 LiCoO2，负极为石墨焦的锂离子充电电池[3]：LiC6 | LiC1O4-PC+EC | LiCoO2同年，Moli 和Sony 两大电池公司宣称将推出电池正极材料为LiCoO2，负极活性材料是石墨焦的“摇椅式电池”，并且提出了“锂离子电池”的概念。在接下来，不断改进和完善的锂离子电池技术，使锂离子充电电池成为了高性能、小型化便携式电子设备的首选电源。目前锂离子电池负极材料主要有：碳基材料、合金类、过渡金属氧化物材料及其他的负极材料。锂离子现在多以碳基材料，因为碳基材料有以下优点[4]：（1）比容量高；（2）氧化还原电位较低，电池电压输出可以更高；（3）充放电过程中结构稳定，循环性能良好；（4）化学及电化学性能稳定；