1、NiF2/TiO2复合正极材料的合成及 电化学性能研究 v指导老师： v学 生： v班 级： Contents 2 3 1 前言 实验过程 实验结果和分析 2 1 前言 v优点：过渡金属氟化物容量高、对应的氧化还原电 位相对较高，适合作新型正极材料。 v缺点：导电性差 ，几乎为绝缘体 ；转换反应体积 变化，造成电极稳定性较差。 v通过和二氧化钛TiO2复合，能够改善氟化镍的导电 性能，降低体积变化率。 3 图1.1 Li+ 嵌入脱出和可逆化学转化反应区别示意 4 2 实验过程 Company Logo 5 2.1 合成NiF2/TiO2电极材料 vA.球磨法 v研究中采用的合成NiF2/TiO
2、2电极的方 法主要是：球磨法和液相合成法 TiO2 炭粉、石墨 球磨 -NiF2/TiO2 商品化NiF2 6 B.原位合成 Ni(NO3)2 NH4F、TiO2 、CTAB 电磁搅拌 抽滤 50保温 干燥 研磨 80真空 干燥 120真空 干燥 -NiF2/TiO2 球磨 炭粉、石墨 7 3 实验结果和分析 v3.3 NiF2/TiO2电极界面特性研究 v3.2 NiF2/TiO2的充放电性能测试 v3.1 NiF2/TiO2的XRD成分分析 8 3.1NiF2/TiO2的XRD成分分析 v 图3.1 (a)合成NiF2/TiO2的XRD谱；(b)标准NiF2XRD谱 （PDF:#25-05
3、79） 9 3.2.1 不同电压区间对电极性能的影响 v 图3.2 电压区间为(a)1.0-4.5V；(b)1.0-4.0V的电极充 放电曲线 10 3.2.2 不同电流密度对电极性能影响 图3.3 -NiF2/TiO2的充放电及循环性能曲线 11 3.2.3 TiO2的含量对-NiF2/TiO2电极材料的 充放电性能影响 v 图3.4 不同TiO2含量的 -NiF2/TiO2电极充放 电曲线 12 v 图3.5 不同TiO2含量的-NiF2/TiO2电极放电循环曲线 13 3.2.4电流密度对-NiF2/TiO2电极材料的充放 电性能影响 v 图3.6 不同电流密度的-NiF2/0.1-Ti
4、O2电极充放电曲线 14 v 图3.7 不同电流密度的-NiF2/0.1-TiO2电极放电过程循环性 能曲线 15 3.3.1 NiF2/TiO2电极的EIS谱特征分析 v 图3.8 -NiF2/0.1-TiO2电极的首次放电过程的EIS特征谱 16 17 18 v 图3.9 -NiF2/0.1-TiO2电极的首次充电过程的EIS 特征谱 19 3.3.2 等效电路的建立 v 根据本文的实验结果，我们提出-NiF2/0.1-TiO2电极首次 充电过程的EIS等效电路如下图所示，其中Rs代表欧姆电阻 ，RSEI、Rcf和Rct分别为SEI膜电阻、肖特基接触电阻和电荷 传递电阻，SEI膜电容CSE
5、I，肖特基接触相关电容Ccf ,双电 层电容Cdl分别用QSEI，Qcf，Qdl表示。 Rs QSEIQcf Qdl RctRcf RSEI 20 3.3.3 EIS谱的拟合分析 v 图3.10 -NiF2/0.1-TiO2正 极充放电过程中EIS谱特 征RSEI、Rcf和Rct随电极电 位的变化曲线 21 结论 v 1.由充放电测试分析，纯的NiF2电极本身的放电平台约为 1.5V，首次放电的容量高，可达 700mAh/g左右，但容量衰 减较快，充放电持续时间越来越短，循环效率不高。 v 2.添加纳米粉末TiO2，可以提高氟化镍的电化学特性，形成 首次充放电容量较高的复合正极材料，且添加TiO2的量不同 ，首次充放电容量的大小也不同：-NiF2/0.2-TiO2-NiF2 -NiF2/0.1-TiO2。 v 3.通过EIS对电极界面特性的研究，将电极的Nyquist图分为 三个部分，对应的高频区域的圆弧归结为与锂离子通过活性 材料颗粒表面SEI膜扩散迁移有关；中频区域内的半圆归为 与与活性材料颗粒和导体界面的肖特基接触有关；而低频区 域的圆弧则应当归与电荷传递过程有关。 22 谢谢！ 请各位老师批评、指正！
