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    靜電紡絲法制備空心鈦酸鋰材料

    王瑜東 楊凱 張明杰 李建玲 高飛 劉皓 耿萌萌

    王瑜東, 楊凱, 張明杰, 李建玲, 高飛, 劉皓, 耿萌萌. 靜電紡絲法制備空心鈦酸鋰材料[J]. 工程科學學報, 2019, 41(1): 111-116. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.012
    引用本文: 王瑜東, 楊凱, 張明杰, 李建玲, 高飛, 劉皓, 耿萌萌. 靜電紡絲法制備空心鈦酸鋰材料[J]. 工程科學學報, 2019, 41(1): 111-116. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.012
    WANG Yu-dong, YANG Kai, ZHANG Ming-jie, LI Jian-ling, GAO Fei, LIU Hao, GENG Meng-meng. Fabrication of hollow lithium titanate material by electrospinning[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(1): 111-116. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.012
    Citation: WANG Yu-dong, YANG Kai, ZHANG Ming-jie, LI Jian-ling, GAO Fei, LIU Hao, GENG Meng-meng. Fabrication of hollow lithium titanate material by electrospinning[J]. Chinese Journal of Engineering, 2019, 41(1): 111-116. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.012

    靜電紡絲法制備空心鈦酸鋰材料

    doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.012
    基金項目: 

    國家自然科學基金資助項目 51407166

    國網公司科技資助項目 DG71-16-015

    詳細信息
      通訊作者:

      楊凱, E-mail: yangkai@epri.sgcc.com.cn

    • 中圖分類號: TG142.71

    Fabrication of hollow lithium titanate material by electrospinning

    More Information
    • 摘要: 為進一步提升鈦酸鋰材料的性能, 本文在傳統靜電紡絲技術的基礎上, 將紡絲噴頭改進成內外嵌套的同軸噴頭, 以兩種溶液的形式進行同軸共紡, 得到了具有空心結構的鈦酸鋰纖維絲.將其與傳統靜電紡絲法制備的實心結構鈦酸鋰纖維絲進行對比, 結果表明: 空心鈦酸鋰材料粒度均一、無團聚現象, 材料具有明顯的空心結構, 結晶性能良好, 比表面積是實心結構的1.3倍.形貌結構的改善極大地提高了空心鈦酸鋰材料的電化學性能, 表現為小倍率下二者的放電比容量接近理論比容量, 但在20C倍率下空心結構的鈦酸鋰材料優于實心鈦酸鋰, 仍可達到130 mA·h·g-1, 循環200周后容量保持率仍達98%, 具有良好的穩定性; 循環伏安和交流阻抗曲線也表明: 空心結構使得鈦酸鋰材料的極化程度減少, 電化學反應阻抗降低, 更有利于電化學反應的進行.

       

    • 圖  1  空心鈦酸鋰纖維絲制備流程示意圖

      Figure  1.  Schematic of the simple synthetic route of hollow lithium titanate nanofibers

      圖  2  實心鈦酸鋰材料和空心鈦酸鋰材料的X射線衍射對比圖

      Figure  2.  Comparison of XRD results of SLTO and HLTO

      圖  3  實心鈦酸鋰材料(a)和空心鈦酸鋰材料(b)的掃描電鏡圖

      Figure  3.  SEM images of SLTO (a) and HLTO (b)

      圖  4  空心結構鈦酸鋰的透射電鏡圖.(a)形貌圖; (b)晶格條紋圖

      Figure  4.  TEM images of hollow lithium titanate: (a)topography; (b)lattice fringe pattern

      圖  5  實心鈦酸鋰材料和空心鈦酸鋰材料比體積對比圖

      Figure  5.  Specific volume curves of SLTO and HLTO

      圖  6  實心鈦酸鋰材料和空心鈦酸鋰材料電池的循環伏安曲線

      Figure  6.  Cyclic voltammetry curves of SLTO and HLTO

      圖  7  實心鈦酸鋰材料和空心鈦酸鋰材料電池交流阻抗圖

      Figure  7.  Exchange impedance spectroscopy results of SLTO and HLTO

      圖  8  實心鈦酸鋰材料和空心鈦酸鋰材料電池的放電曲線圖.(a)不同倍率比容量圖; (b)高倍率充放電循環圖

      Figure  8.  Charge-discharge curve graphs for SLTO and HLTO: (a)specific capacity of different rates; (b)charge and discharge cycling curve at high rate

      表  1  實心鈦酸鋰材料和空心鈦酸鋰材料比表面積值

      Table  1.   Specific surface data of SLTO and HLTO

      樣品種類 比表面積/(m2·g-1)
      實心鈦酸鋰材料 8.502
      空心鈦酸鋰材料 11.156
      下載: 導出CSV

      表  2  實心鈦酸鋰材料和空心鈦酸鋰材料循環伏安對比

      Table  2.   Comparison of cyclic voltammetries of SLTO and HLTO

      樣品 φa/V φc/V (φa-φc)/mV
      空心鈦酸鋰材料 1.6229 1.5228 100.1
      實心鈦酸鋰材料 1.6376 1.5048 132.8
      下載: 導出CSV

      表  3  實心鈦酸鋰材料和空心鈦酸鋰材料電池的交流阻抗阻值

      Table  3.   Fitted EIS data of SLTO and HLTO

      阻抗值 Rs Rct
      實心鈦酸鋰材料 6.02 70.26
      空心鈦酸鋰材料 5.38 38.14
      下載: 導出CSV
      中文字幕在线观看
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    • 加載中
    圖(8) / 表(3)
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    出版歷程
    • 收稿日期:  2017-12-20
    • 刊出日期:  2019-01-01

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