高倍率Li4Ti5O12負極材料的制備及碳包覆研究.pdf

1、鋰離子電池因具有高的能量密度、長的循環(huán)壽命等優(yōu)點,在電動汽車和電網(wǎng)儲能上被用作能源存儲和轉換器件,顯示出廣闊的應用前景。但是,鋰離子電池的這種大規(guī)模的應用對其功率密度和安全性提出了更高的要求,現(xiàn)階段以石墨為主的負極材料很難滿足這種需求。因此,科研工作者們積極開發(fā)新的負極材料,其中鈦酸鋰材料因其高的安全性和長的循環(huán)壽命成為取代石墨的最好選擇。本碩士論文主要針對鈦酸鋰及復合材料的合成和制備進行了研究,以改善其電化學性能。
　　論文的第

2、一章回顧了鋰離子電池的發(fā)展歷史,介紹了鋰離子電池的結構、工作原理和常見的電極材料,重點概述了鈦酸鋰材料的研究進展,提出了本論文的選題意義。
　　在第二章中,主要介紹了材料合成過程中使用到的藥品和儀器,并對材料形貌和結構表征設備、扣式電池的組裝流程及電化學性能測試方法進行了詳細的闡述。
　　在第三章中,通過一個碳的預包覆過程后,原位固相反應合成了均勻形貌的Li4Ti5O12/石墨烯復合電極材料。它的微觀結構與性能與同樣方法合成

3、的未經(jīng)預包覆過程的Li4Ti5O12/石墨烯復合材料作了對比,結果表明碳包覆不僅能有效限制鈦酸鋰顆粒的團聚,而且促進了鈦酸鋰顆粒和石墨烯片層間的結合。新方法合成的鈦酸鋰/石墨烯復合材料表現(xiàn)出良好的倍率性能和低溫性能:在120C下放電的容量仍有136mAh/g;在-10oC和-20oC下進行充放電循環(huán)時的可逆容量分別為149和102 mAh/g。
　　在第四章中,作者深入研究了碳的形貌和結構對碳包覆的鈦酸鋰材料電化學性能的影響。通過

4、相似的固相反應法,在不同的階段進行碳包覆,獲得了三種具有不同形貌和結構的碳的碳包覆Li4Ti5O12復合材料,并運用電子顯微鏡和拉曼光譜等對碳的結構和形貌進行了表征,詳細考察了不同類型的碳層對復合材料的儲鋰能力和倍率性能的影響。結果表明:多孔的均勻碳層既促進了電子傳導又有利于鋰離子的快速擴散,因此相應的復合材料具有極好的電化學性能。在0.2C下的首次可逆容量為171 mAh/g,30C下循環(huán)的可逆容量仍有82mAh/g;在5C的電流下充