作为清洁能源，可充电锂离子电池(LIBs)被广泛研究并应用到许多领域[1,2,3,4]
随着电动汽车的发展，对锂离子电池材料性能的要求越来越高
先进的锂离子电池材料应该具有高能量密度、高循环稳定性、安全性和较长的循环寿命
作为锂离子电池重要组成部分的负极材料，碳材料的成本低且存储容量大
但是，碳负极材料也有不足之处：当电压低于1.0 V (vs. Li+/Li)时碳表面形成固体电解质界面(SEI)，使初始库能效率降低[5,6]；锂离子电池充/放电时在碳表面生成锂枝晶，产生较大的安全隐患[7,8]
因此，寻找高容量和较高锂嵌入电压的负极材料替代碳负极材料，极为重要
对于尖晶石型钛酸锂Li4Ti5O12，锂嵌入电压为1.55 V (vs. Li+/Li)，但是其理论容量小于175 mAh·g-1[9,10,11]
Chen [12]等和Goodenough[13]等分别将Ti2Nb10O29和TiNb2O7视为Li4Ti5O12的替代物
Ti2Nb10O29和TiNb2O7具有不同的空间群A2/m和C2/m，但是其晶体结构均为层状单斜结构，具有相同的氧化还原对Ti4+/Ti3+和Nb5+/Nb3+，嵌入电压约为1.6 V [14]
它们的理论容量分别为396 mAh·g-1和387.6 mAh·g-1，可逆容量分别为247 mAh·g-1 和 280 mAh·g-1
鉴于此，可选择Ti2Nb10O29[15,16]和TiNb2O7 [17,18,19]铌钛氧化物作为锂离子电池的负极材料
Ti2Nb10O29和TiNb2O7的Ti4+和Nb5+离子的摩尔比分别为1:5和1:2，因此价格昂贵的铌含量较低的负极材料TiNb2O7比Ti2Nb10O29具有更大的优势
TiNb2O7的合成温度，受原材料的种类、初始粒度、合成方法和气氛等多种因素的影响
Ram Avtar Jat等[20]在1000℃保温48 h制备出TiNb2O7，Xia等[21]在1350℃保温24 h制备出TiNb2O7，而Han等[22]在1100℃煅烧24 h也制备出TiNb2O7
本文研究TiNb2O7合成过程中各物相的转变过程和TiNb2O7的合成机理
1 实验方法1.1 材料的合成
实验用原材料：锐钛矿(纯度为99.5%，平均粒径为100 nm)，Nb(OH)5(化学纯)和乙醇(化学纯)
声明：
“高容量锂电池负极材料TiNb2O7的合成及其机理” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：谢礼兰,杨冬升,凌静
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2025年06月06日 ~ 08日 
