LixNayTi6O14(x+y=4)的合成及儲(chǔ)能性質(zhì)的研究.pdf

1、本論文采用固相法合成LixNayTi6O14（x+y=4）負(fù)極材料，分析材料的電化學(xué)性能和嵌脫鋰動(dòng)力學(xué)過程，并研究碳材料包覆對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。具體內(nèi)容如下：
　　首先，從XRD和TEM結(jié)構(gòu)分析來看有兩個(gè)物質(zhì)是純相分別為Li2Na2Ti6O14和Na2Ti3O7，同時(shí)還有三個(gè)物質(zhì)為兩到三個(gè)相的混合物質(zhì)分別為Li4Ti6O14，NaLi3Ti6O14和Na3LiTi6O14。此外，表面形貌對(duì)比表明當(dāng)鈉逐漸取代鋰時(shí)顆粒從方形逐

2、漸變?yōu)閳A形，再從圓形逐漸變?yōu)榉叫蔚倪^程。Li4Ti6O14以其充放電過程中穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)而擁有最高的初始充電比容量達(dá)到了141.7mAh·g-1以及五十周之后最高的容量保持率為97.9％。
　　其次，對(duì)Na2Li2Ti6O14進(jìn)行了擴(kuò)散系數(shù)的測定。循環(huán)伏安法測定得到的鋰離子嵌入和脫出的擴(kuò)散系數(shù)為6.2254×10-12和4.8715×10-12cm2·s-1。運(yùn)用交流阻抗法測擴(kuò)散系數(shù)表明，放電和充電的擴(kuò)散系數(shù)在10-12～10-14之

3、間。作為鈉離子電池材料50次循環(huán)之后的只有70.7mAh·g-1，平均每周的效率只有86%左右，所以Na2Li2Ti6O14作為鈉離子電池負(fù)極材料并不理想。
　　再次，確定Na2Li2Ti6O14最佳合成溫度為800℃。800℃下合成的Na2Li2Ti6O14具有最小的極化程度和最高的充放電比容量，循環(huán)性能的容量保持率也更高。對(duì)比1.0-3.0V和0.0-3.0V的原位XRD圖譜知道放電到1.0V和放電到0.0VNa2Li2Ti6

4、O14的嵌鋰量幾乎是一致的，放電到0.0V所產(chǎn)生的額外比容量是形成的SEI膜所造成的。而非原位TEM和XPS結(jié)果表明，Na2Li2Ti6O14在充放電之后結(jié)構(gòu)保持相當(dāng)?shù)暮?，表明其結(jié)構(gòu)的高度穩(wěn)定性。
　　最后，通過不同碳源對(duì)Na2Li2Ti6O14進(jìn)行包覆改性。X射線粉末衍射測試結(jié)果表明得到的Na2Li2Ti6O14是純相無雜質(zhì)的。掃描電鏡和透射電鏡圖片顯示出Na2Li2Ti6O14顆粒被碳黑，石墨稀和碳納米管包裹大大加速電子的通過