鈦酸鋰電池負極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、尖晶石結構的鈦酸鋰(Li4Ti5O12)是一種穩(wěn)定性良好的材料，由于鋰離子在其中嵌入和脫出時其結構變化很小而常被稱為“零應變”材料，它具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性，因而在鋰離子電池材料方面具有很大的開發(fā)潛力，也成為鋰離子電池負極材料一個新的研究熱點。
　　 本論文在研究了國內(nèi)外有關Li4Ti5O12的報道后選擇了以水熱法制備鈦酸鋰，該方法操作簡單，成本低。實驗過程中利用TG-DSC、XRD、SEM等分析手段確定Li4Ti5O1

2、2的合成工藝、分析其結構特點;利用伏安循環(huán)測試、恒流充放電測試等手段檢測所制備Li4Ti5O12的電化學性能，并研究Zn離子摻雜和聚吡咯導電高分子表面包覆對Li4Ti5O12電化學性能的影響。
　　 本論文中采用水熱法結合熱處理制備Li4Ti5O12的較好的制備工藝為:以鈦酸丁酯和LiOH·H2O為原料，在180℃下水熱反應24h，然后將產(chǎn)物在馬弗爐中經(jīng)過600℃熱處理10h得到最終樣品。結果表明:所制備的Li4Ti5O12具有

3、較大的比表面積，為54.1m2/g，在0.1C充放電循環(huán)時的首次放電容量可以達到175.4mAh/g，其經(jīng)過40次循環(huán)之后的放電容量為169.2mAh/g，容量保持率為96.7％，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 以同樣的方法，在本論文中制備出了Zn2+摻雜的Li4Ti5O12，經(jīng)過測試分析確定最終的摻雜產(chǎn)物為Li3.95Zn0.05Ti5O12。從XRD測試結果看，Zn2+摻雜并未改變Li4Ti5O12的晶體結構，只是使衍射峰位

4、置向小角度發(fā)生偏移，從而導致晶面間距增大，有利于鋰離子在其中的擴散并提高材料大倍率充放電性能。同時，不同倍率下的電化學性能測試結果顯示，經(jīng)過摻雜之后的Li3.95Zn0.05Ti5O12在低倍率和高倍率下的性能都比單一相的鈦酸鋰要好很多。
　　 以吡咯單體為原料，利用原位聚合反應和化學氧化法制備出了聚吡咯表面包覆的PPy/Li4Ti5O12復合材料，從電化學性能測試結果看，聚吡咯的包覆使得Li4Ti5O12在0.1C的首次放電容