鋰離子電池負(fù)極材料鈦基化合物的研究.pdf

1、鈦酸鋰Li4Ti5O12及銳鈦礦型TiO2作為鋰離子電池負(fù)極材料具有體積效應(yīng)小、安全性好、循環(huán)性能穩(wěn)定等優(yōu)良特性，但二者均存在電導(dǎo)率低的缺點(diǎn)。此外，制備Li4Ti5O12通常采用價(jià)格比較高的TiO2作為鈦源，從而導(dǎo)致Li4Ti5O12的制造成本較高。本文以價(jià)格相對低廉的偏鈦酸H2TiO3為鈦源，通過超聲分散和真空浸漬兩種原料混合方法，并經(jīng)高溫?zé)Y(jié)分別制備出炭包覆鈦酸鋰Li4Ti5O12/C。除此之外，本文還研究了TiO2和石墨烯混合的T

2、iO2/GNs復(fù)合材料以及利用葡萄糖作為碳源，制備出不同炭包覆量的TiO2/C。利用石墨烯或包覆炭層提高TiO2的電導(dǎo)率。采用XRD、SEM、TEM、恒電流充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗等方法，系統(tǒng)研究了Li4Ti5O12/C、TiO2/GNs和TiO2/C的微觀結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能，得到如下結(jié)論:
　　(1)利用偏鈦酸H2TiO3作為鈦源，通過超聲分散法和真空浸漬法并經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)所合成的炭包覆鈦酸鋰Li4Ti5O12/C均為尖晶石型鈦酸

3、鋰。兩種Li4Ti5O12/C均呈現(xiàn)二次顆粒團(tuán)聚體形貌，超聲分散法制得的Li4Ti5O12/C的團(tuán)聚程度稍大于真空浸漬法，兩種Li4Ti5O12/C中炭包覆層的厚度均為2-3nm。
　　(2)真空浸漬法制得的Li4Ti5O12/C的電化學(xué)性能優(yōu)于超聲分散法所得的Li4Ti5O12/C。0.1C條件下，真空浸漬法制得的Li4Ti5O12/C的首次充電比容量達(dá)169.0mAh/g，首次循環(huán)庫侖效率高達(dá)99.5％。100次循環(huán)后，其放電

4、循環(huán)容量保持率達(dá)到97.2％。
　　(3)采用硫酸鈦?zhàn)鳛殁佋?，通過水熱法制備出的TiO2為銳鈦礦型。TiO2為二次顆粒團(tuán)聚體，加入石墨烯之后，TiO2/GNs中TiO2顆粒的團(tuán)聚程度減弱，石墨烯片層包埋在TiO2顆粒之中。
　　(4)TiO2/GNs的充放電循環(huán)性能、倍率性能顯著優(yōu)于TiO2，但加入石墨烯會導(dǎo)致首次循環(huán)庫侖效率下降。
　　(5)利用葡萄糖作為碳源，硫酸鈦?zhàn)鳛殁佋?，通過水熱合成并經(jīng)700℃燒結(jié)炭化后得到的