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作为锂离子电池负极材料,尖晶石型Li4Ti5O12和锐钛矿型TiO2具有优异的循环寿命和高安全性。然而,其低的电导率严重限制了它们的应用。本论文采用气溶胶-喷雾结合固相烧结的方法制备出多孔球形钛基氧化物复合材料作为负极材料,其中的碳基材料构成了三维导电网络。研究了这些多孔球形钛基氧化物的微观结构和电化学性能,得到以下结论:(1)探讨了自组装介孔Li4Ti5O12/C空心球的形成机理,LiNO3和喷雾温度对空心球的形成起到了重要作用。这种自组装介孔Li4Ti5O12/C空心球具有优良的循环容量、稳定性和倍率性能。在0.5C电流密度下初始可逆容量为164.3 mAh/g,每个循环的容量损失率只有0.012%。在30C电流密度下,可逆容量达到理论容量的60%以上。(2)制备出不同Li4Ti5O12:TiO2比例的Li4Ti5O12/Ti02/C复合材料,与纯相Li4Ti5O12/C复合材料相比,其脱嵌锂容量、大倍率充放电及循环稳定性都显示出更优异的性能。在100mAh/g电流密度下,Li4Ti5O12摩尔百分比为34%的Li4Ti5O12/TiO2/C的首次充放电比容量为235.3/305.7mAh/g,循环100次后可逆容量达到193.2mAh/g。Li4Ti5O12摩尔百分比为67%的Li4Ti5O12/TiO2/C首次充放电比容量为204.6/286.6mAh/g,循环100次后可逆容量下降到166.9mAh/g,均优于纯的Li4Ti5012/C复合材料,这说明Ti02能有效提高复合材料的比容量。(3)0.2C电流密度下,多孔Li4Ti5O12/Graphene/C球形复合材料的首次充放电比容量为171.2/185.6mAh/g,100次循环后的可逆容量为167.7mAh/g。多孔Li4Ti5O12/CNT/C球形复合材料的首次充放电比容量为165.7/173.6mAh/g,100次循环后可逆容量为164.4mAh/g,均表现出良好的循环稳定性。