銳鈦礦二氧化鈦奈米管在鋰離子電池陽極的應用

Abstract

本研究以水熱法合成二氧化鈦奈米管，並且藉由添加氧化石墨烯(GO)與冷凍乾燥處理，得到二氧化鈦奈米管與石墨烯(f-TNT/RGO)的複合材料。藉由組成半電池進行測試，並與TNT、TNT/RGO、f-TNT比較其性能，以分析f-TNT/RGO之優勢。 由XRD與Raman分析得知所合成的二氧化鈦晶相為銳鈦礦以及少量的TiO2-B，同時藉由Raman與FTIR分析確認GO的還原。接著由TEM與SEM圖觀察石墨烯以及冷凍乾燥對二氧化鈦奈米管的影響，分別造成團聚顆粒以及奈米管之間的分散，再藉由氮氣吸脫附曲線搭配BET分析確認冷凍乾燥可令表面積顯著增加(TNT由166增至279 m2/g，TRGO由200增至278 m2/g)。組裝半電池進行循環伏安測試分析，出現銳鈦礦與TiO2-B的氧化/還原峰，且與充放電測試一起顯示經冷凍乾燥的樣品(f-TNT與f-TNT/RGO)，鋰離子主要由在1 75-1V的表面嵌入與界面儲存所貢獻。 電池性能方面，f-TNT/RGO有最好的充放電表現，在1 C與30 C分別有239和155 mA h g-1的電容量。由阻抗分析得知f-TNT/RGO有較低之電荷傳遞阻力值，此結果肇因於(1)較高的電解液的接觸面積，(2) RGO與二氧化鈦界面的擬電容，(3) RGO提供較好的電子傳遞能力。在高速(30 C)長效穩定性測試方面，進行100圈充放電測試後，f-TNT/RGO具有100%的維持率，且在200圈後，維持率仍有94 %。圖4-14 顯示近年以二氧化鈦與碳之複合材料，其半電池在不同充放電速率下的結果，可更清楚瞭解本研究之表現。

Date of Award	2015 Jul 21
Original language	Chinese
Supervisor	Hsisheng Teng (Supervisor)