高性能鉀離子電池負極材料Li4Ti5O12的制備與改性研究.pdf

1、在鋰離子電池負極材料中，尖晶石型結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰在充放電過程中鋰離子的脫出與嵌入幾乎不會影響材料的晶體結(jié)構(gòu)，被稱為“零應(yīng)變”電極材料，其具有庫侖效率高、放電平臺平穩(wěn)、安全環(huán)保等優(yōu)點。本文利用水熱法與離子熱法合成前驅(qū)體，再高溫熱處理制備鋰離子電池負極材料Li4Ti5O12。在水熱法與離子熱法中，以蒸餾水和醇胺類離子液體二乙醇胺乙酸鹽為反應(yīng)介質(zhì)，考察了前驅(qū)體反應(yīng)時間、溫度、高溫處理等因素對制備Li4Ti5O12負極材料及其電化學(xué)性能的影響，并考

2、察了碳包覆工藝方法與碳包覆改性對其材料性能的作用。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、恒流充放電測試系統(tǒng)、交流阻抗測試(EIS)對材料的結(jié)構(gòu)、形貌以及材料的電化學(xué)性能進行了測試和表征。
　　 水熱法制備Li4Ti5O12結(jié)果表明:以Ti(OC4H9)4、CH3COOLi·2H2O為原料，經(jīng)高壓反應(yīng)釜制得的前驅(qū)體為鈦鋰氧化物L(fēng)iTiO2，再經(jīng)800℃煅燒6h后的產(chǎn)物同樣為純相尖晶石型結(jié)構(gòu)的Li4Ti5O12負極材料

3、，且顆粒分散均勻，粒徑約為600nm，其放電比容量在0.1C、1C和5C倍率下分別為:158.7mA·h·g-1，144.9mA·h·g-1和109.3mA·h·g-1，20次循環(huán)后容量保持率分別為94.7％、91.1％和78.1％。
　　 離子熱法制備Li4Ti5O12結(jié)果表明:以Ti(OC4H9)4、CH3COOLi·2H2O為原料，醇胺類離子液體二乙醇胺乙酸鹽為反應(yīng)介質(zhì)制備前驅(qū)體，再高溫處理制備出尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)的Li4T

4、i5O12負極材料;產(chǎn)物經(jīng)過700℃下熱處理12h后的顆粒呈現(xiàn)一定分散，且有小原生顆粒生成，平均粒徑約為300nm，使得材料具有較高的比表面積，縮短了鋰離子在電極活性物質(zhì)表面擴散路徑，提高了材料的電化學(xué)性能，0.1C首次放電比容量為162.8mA·h·g-1，20次循環(huán)測試后容量衰減不明顯。
　　 將水熱法與離子熱法所制備出的樣品進行碳包覆，均成功制得了尖晶石型結(jié)構(gòu)的Li4Ti5O12/C復(fù)合材料，且兩種Li4Ti5O12/C復(fù)