鈦酸鋰負(fù)極材料的濕化學(xué)法合成與表征.pdf

1、尖晶石型Li4Ti5O12是目前被認(rèn)為最具有應(yīng)用前景的鋰離子電池負(fù)極材料之一，因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，安全性高，充放電電壓平坦，循環(huán)性能好，受到了國(guó)內(nèi)外研究人員越來(lái)越廣泛的關(guān)注。本論文采用兩種低溫濕化學(xué)合成方法制備了純度高、結(jié)晶度高、循環(huán)性能良好的尖晶石Li4Ti5O12。采用X射線衍射(XRD)、熱重-差熱(TGA-DTA)、掃描電子顯微鏡(SEM)及恒電流充放電等分析測(cè)試方法，對(duì)所制備的Li4Ti5O12產(chǎn)品進(jìn)行了物理和電化學(xué)性能表征。<

2、br>　　以TiCl4和LiOH·H2O為原料，采用一步水解法首先合成了鋰鈦復(fù)合氧化物前驅(qū)體(Li-Ti-O)，經(jīng)過(guò)后續(xù)熱處理制備出了尖晶石型Li4Ti5O12。研究了各種實(shí)驗(yàn)條件對(duì)產(chǎn)物物相組成和結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)得出，制備純尖晶石Li4Ti5O12最適宜的反應(yīng)條件為:LiOH濃度為2.0mol/L，LiOH用量為理論用量，水解溫度為50℃;前驅(qū)體熱處理溫度為800℃，時(shí)間為6h。恒電流充放電測(cè)試結(jié)果表明:在0.1C倍率下，純相尖晶石型L

3、i4Ti5O12的初始放電容量可達(dá)178mAh/g;在0.5C倍率下，首次放電容量為160mAh/g，經(jīng)過(guò)60次充放電循環(huán)后，容量衰減至150mAh/g，容量保持率為93.8％，顯示了Li4Ti5O12材料良好的循環(huán)性能。
　　在一步水解法基礎(chǔ)上，首次提出了采用兩步法制備鋰鈦復(fù)合氧化物前驅(qū)體，即首先以TiCl4為原料，氨水為沉淀劑，通過(guò)中和水解法制備出水合TiO2，然后將其與LiOH·H2O在水介質(zhì)中濕法合成了Li-Ti-O前驅(qū)體

4、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，兩步法制備Li-Ti-O前驅(qū)體的最佳條件為:LiOH濃度為1.0mol/L，合成溫度75～80℃，LiOH用量為理論用量的2.5～3倍，合成時(shí)間為2h。該前驅(qū)體在700～900℃的溫度范圍熱處理后都具有良好的尖晶石結(jié)構(gòu)。恒電流充放電測(cè)試表明，前驅(qū)體在750℃下熱處理具有最佳的電化學(xué)性能:在0.1C倍率下首次放電容量為175mAh/g;在0.5C倍率下，首次放電容量為167.5mAh/g，經(jīng)過(guò)60次循環(huán)后，容量衰減至163