鋰離子電池負(fù)極材料納米Li4Ti5O12的制備及其改性.pdf

1、鋰離子電池因其優(yōu)異的性能和廣闊的市場前景，被廣泛應(yīng)用于社會生活的各個方面。尖晶石型Li4Ti5O12是一種“零應(yīng)變”性質(zhì)負(fù)極材料，電化學(xué)性能十分優(yōu)異，是鋰離子電池負(fù)極材料的研究熱點之一，而改善其導(dǎo)電性、倍率性能是Li4Ti5O12實用化進(jìn)程的關(guān)鍵。為提高材料的導(dǎo)電性，降低電阻和極化，同時降低其電極電位，提高電池的能量密度，本文研究了納米Li4Ti5O12的合成工藝，并將已合成的納米級Li4Ti5O12與石墨烯(Graphene)進(jìn)行摻雜

2、，采用TG-DTA、XRD、SEM、TEM等手段進(jìn)行表征分析，并通過室溫恒流充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等測試方法進(jìn)行性能研究，考察材料合成的最優(yōu)化實驗方案。
　　本論文首先采用正交實驗表研究了“溶膠-凝膠法”合成納米Li4Ti5O12的最佳合成工藝。實驗結(jié)果表明納米Li4Ti5O12的最佳合成條件為Li:Ti=0.8，煅燒溫度為700℃，煅燒時間4h。所合成的Li4Ti5O12粒徑為200 nm，首次放電比容量達(dá)149.4 mAh

3、/g(0.5C)，0.5 C下100次充放電循環(huán)后其容量保有率為94.2％，倍率性能優(yōu)異，0.1C、0.5C、1C下各循環(huán)10次后，容量保有率仍達(dá)87％。
　　然后探討了“水熱法”合成鈦酸鋰/石墨烯(Li4Ti5O12/Graphene)復(fù)合材料，并采用正交實驗表對其摻雜工藝進(jìn)行優(yōu)化。實驗結(jié)果表明:2 g Li4Ti5O12摻雜25 mg石墨烯，再于微波水熱反應(yīng)釜中130℃下熱處理60 min所得材料的性能最為優(yōu)異，首次放電比容量

4、達(dá)165.7 mAh/g(0.5 C)，0.5 C倍率下經(jīng)過100次充放電循環(huán)后其容量保有率為95.7％，倍率性能優(yōu)異，0.5 C、1C下各循環(huán)10次后，容量保有率仍達(dá)94.3％。
　　最后探討了“雜化法”合成Li4Ti5O12/Graphene復(fù)合材料，采用正交實驗表對其摻雜工藝進(jìn)行優(yōu)化。實驗結(jié)果表明:2 g Li4Ti5O12摻雜50 mg石墨烯，在N2氣氛下于600℃熱處理8h所得材料的性能最為優(yōu)異，所得產(chǎn)品首次放電比容量為