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锐钛矿相TiO_2纳米电极材料的制备及储锂性能研究
引言
随着全球经济的发展和能源需求的日益增加，传统的化石燃料逐渐开始枯竭,相应的，研究开发新型环保且高效能源材料成为当前最为迫切的需求之一。锂离子电池作为一种最为常见的新型电池，已经被广泛应用于电动汽车、移动通信等领域，同时也成为能源存储和转换方面的研究热点之一。
材料
锐钛矿相TiO_2是一种具有良好电导率和稳定性的电极材料，因此被广泛研究和应用于锂离子电池中的负极材料。由于其极佳的稳定性，锐钛矿相TiO_2的电极材料具有安全性高、容量稳定、寿命长等优点，成为新一代锂离子电池中突出的负极材料。
制备方法
目前，制备锐钛矿相TiO_2电极材料主要采用水热法、溶胶-凝胶法和高能球磨法等多种方法。水热法制备的锐钛矿相TiO_2电极材料具有较为均一的颗粒分布和较小的晶粒尺寸，但其制备过程较为复杂，需要耗费大量的时间和能源。溶胶-凝胶法制备的锐钛矿相TiO_2电极材料较为简单，但其晶体尺寸较大，因此导致其电化学性能较差。高能球磨法制备的锐钛矿相TiO_2电极材料具有较小的晶粒尺寸和较好的电化学性能，但其制备过程相对较为繁琐。
实验方法
在本实验中，选择了高能球磨法制备锐钛矿相TiO_2电极材料。首先，将粉末TiO_2、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇酸(PEA)和去离子水等混合物进行混合，加入球磨罐中一起球磨。将上述混合物放入高能球磨机中，并将其球磨10h，获得锐钛矿相TiO_2纳米电极材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和比表面积测试仪(BET)对锐钛矿相TiO_2纳米电极材料进行了表征。
实验结果
SEM结果显示，制备的锐钛矿相TiO_2纳米电极材料的晶体尺寸较小，约为40nm。XRD分析表明，其晶体结构为锐钛矿结构,可与JCPDS卡片汇对照。同时，比表面积达40.3m2/g，其极大的比表面积和晶粒的微小尺寸使其允许锂离子在材料中释放和嵌入，进而大大利于其电化学性能。
结论
通过高能球磨法制备的锐钛矿相TiO_2纳米电极材料具有优异的电化学性能，其具有高的比表面积、稳定的晶体结构、良好的导电性和很强的离子嵌入和释放能力。由于其出色的这些特性，锐钛矿相TiO_2纳米电极材料将能够在锂离子电池领域得到广泛的研究和应用，进一步推动锂离子电池的发展。