碳材料改性Li4Ti5O12的合成及電化學(xué)性能研究.pdf

1、尖晶石型鈦酸鋰Li4Ti5O12是一種新型鋰離子電池負(fù)極材料，在充放電過程中其晶格幾乎不發(fā)生體積變化即所謂的“零應(yīng)變”特性使得Li4Ti5O12負(fù)極材料具有非常優(yōu)秀的循環(huán)穩(wěn)定性和長的使用壽命，同時Li4Ti5O12的對鋰電位高不易發(fā)生析出鋰晶枝所導(dǎo)致的安全問題，是應(yīng)用潛力很大的鋰離子電池負(fù)極材料。但是由于Li4Ti5O12的導(dǎo)電性差，因此改善導(dǎo)電性是Li4Ti5O12應(yīng)用在高性能電池領(lǐng)域必須解決的問題。
　　本文采用溶膠-凝膠法合

2、成Li4Ti5O12，首先對合成原料進(jìn)行了篩選，然后通過兩種改性手段對Li4Ti5O12材料進(jìn)行了改性研究，改性方法分別是用聚乙二醇(PEG)為碳源進(jìn)行碳包覆改性和摻混氧化石墨的方法改性，并對改性后的Li4Ti5O12進(jìn)行了TG、XRD、SEM、TEM、恒流充放電、倍率測試和交流阻抗等各項數(shù)據(jù)的測試，所得結(jié)果如下:
　　(1)分別以LiAc、Li2CO3和LiNO3三種材料為鋰源通過溶膠-凝膠法制備純相Li4Ti5O12，其中以L

3、iAc為鋰源的純相Li4Ti5O12在0.2C倍率下首次放電比容量為114.7mAh/g，且充放電平臺電壓最為接近，從倍率測試結(jié)果來看，以LiAc為鋰源的純相Li4Ti5O12在0.5～2C倍率區(qū)間中比容量都高于其他幾種鋰源合成的Li4Ti5O12，雖然在5C時容量有一個急劇的下降但是可以通過改性來解決這一問題，因此最終選擇以LiAc為鋰源;
　　(2)分別使用分子量為400、600和1000的PEG為碳源對Li4Ti5O12進(jìn)行

4、碳包覆，從倍率測試結(jié)果來看PEG1000為碳源的Li4Ti5O12/C雖然在低倍率下比容量不是所有樣品中最高的，但是當(dāng)倍率提高到5C后PEG1000為碳源的Li4Ti5Oi2/C放電比容量損失的最少，是幾種Li4Ti5O12樣品中放電比容量最高的，有最好的倍率性能，交流阻抗測試也說明PEG1000為碳源的Li4Ti5O12/C的電阻最小。
　　(3)用氧化石墨摻混后， Li4Ti5O12/GO顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象明顯減弱，0.2C下首次放