鋰離子電池負(fù)極材料Li4Ti5O12和Li2Ti3O7的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、本論文分別采用熔鹽輔助固相法、溶膠-凝膠法和微波法合成了尖晶石型Li4Ti5O12、Li4Ti5O12/C和針鐵礦型Li2Ti3O7/C,并分別考察了工藝條件對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能的影響。
　　(1)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)Li4Ti5O12一般采用高溫固相法,該法能耗高,高溫煅燒時(shí)間長,產(chǎn)物顆粒粒徑大且分布不均勻。針對這一問題,我們采用低溫共熔鹽0.62LiOH·H2O-0.38LiNO3為鋰源和熔劑,通過引進(jìn)固-液混合體系來提高原料的混

2、合均勻度,增大離子的擴(kuò)散速率,降低材料制備過程中的高溫煅燒時(shí)間,使產(chǎn)物具有較小的粒徑和良好的電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)表明:250℃保溫3h后升溫到600℃預(yù)燒4h,預(yù)燒產(chǎn)物經(jīng)研磨、壓片后在800℃煅燒1h后得到Li4Ti5O12負(fù)極材料具有最好的電化學(xué)性能。該樣品晶型發(fā)育良好,無雜質(zhì)相,粒徑分布均勻,顆粒大小為~200nm,在3C、5C、10C和20C倍率下的首次充電比容量分別為147.06mAhg-1、137.80mAhg-1、130.89m

3、Ahg-1和110.0mAhg-1,循環(huán)800圈后的容量保持率為97.5％,96.8%,95.1%和94.9%。
　　(2)為了進(jìn)一步提高Li4Ti5O12的電子導(dǎo)電性,采用溶膠-凝膠法合成了Li4Ti5O12/C負(fù)極材料。實(shí)驗(yàn)表明:氮?dú)鈿夥障?煅燒溫度為800℃,煅燒時(shí)間為12h時(shí)制備的Li4Ti5O12/C負(fù)極材料具有最好的電化學(xué)性能。此外,對不同氣氛下合成樣品的結(jié)構(gòu)形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)的對比分析。在空氣氣氛和氮?dú)鈿夥障?/p>

4、合成樣品在1C倍率下的首次充電比容量分別為145.73mAhg-1和132.94mAhg-1。
　　(3)本章以納米銳鈦礦TiO2為鈦源,0.62LiNO3-0.38LiOH·H2O低溫共熔鋰鹽為鋰源,采用微波法合成了Li2Ti3O7/C負(fù)極材料,研究了預(yù)燒產(chǎn)物在不同功率和時(shí)間下所得Li2Ti3O7/C負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能。由于微波加熱均勻且為瞬時(shí)加熱,所以加熱功率和時(shí)間都對產(chǎn)物的結(jié)晶度、純度及電化學(xué)性能有顯著的影響。實(shí)驗(yàn)表