微波固相法制備鋰離子電池負極材料及其儲鋰特性研究.pdf

1、當前商業(yè)化使用的鋰離子電池負極材料主要是石墨類碳材料，然而不可逆容量大、倍率性能差等缺點制約了這類材料的進一步發(fā)展。鋰離子電池負極要滿足高容量、高能量密度、高倍率性能、高循環(huán)性能的未來需求就必須開發(fā)新的材料。
　　Li4Ti5O12是一種充放電過程中體積效應幾乎為零的材料，循環(huán)壽命長、高穩(wěn)定性高，是鋰離子電池負極材料研究的熱點。但是鈦酸鋰的電子導電率差，影響了它的電化學性能，需要進行改性來改善，特別是高倍率下的電化學性能。

2、　　ZnCo2O4是一種金屬氧化物的衍生物。通過無毒性的Zn代替Co，不僅有金屬氧化物理論比容量高的特點，而且降低了成本和環(huán)境的污染。但是需要改性提高它的首次庫倫效率。
　　本文選用新型制備方法微波固相法得到了納米尺度的鋰離子電池負極材料Li4Ti5O12和ZnCo2O4，并分別進一步進行金屬離子Nb5+摻雜和包覆多壁碳納米管MWCNTs改性，提高了材料的電化學性能。與傳統(tǒng)固相加熱方式相比，微波輻射利用反應物分子和微波之間的相互作

3、用讓固相反應進行得更快，合成溫度相對低、反應時間更短?，F(xiàn)代微波控制系統(tǒng)可以精確地控制反應時間、溫度，使得微波能夠均勻快速的被反應物或者反應介質吸收從而將高溫固相反應時間縮短至十幾分鐘，是一種很好的制備納米材料的方法。Li4Ti5-xNbxO12(MW,0≤x≤0.1)的制備是采用Li2CO3、TiO2、Nb2O5為原料，利用微波固相法在750℃下保溫20 min得到了分布均勻的納米尺度的鈦酸鋰材料，納米顆粒尺寸大約在200–400 nm

4、。ZnCo2O4(MW, CNTs)復合材料的制備是采用Zn(NO3)2·2H2O、Co(NO3)2·6H2O、多壁碳納米管MWCNTs為原料，利用微波固相法在450℃保溫20 min制備了ZnCo2O4(MW，CNTs)復合材料。
　　研究結果表明微波固相法制備的Li4Ti5-xNbxO12(MW,0≤x≤0.1)性能優(yōu)于傳統(tǒng)固相法制備的LTO(T)。特別是當Nb摻雜量在0.03 mol％時，表現(xiàn)出高容量、好的穩(wěn)定性和好的倍率性