鈦酸鋰的高溫固相合成及回收再利用.pdf

1、“零應(yīng)變”結(jié)構(gòu)的尖晶石型Li4Ti5O12材料具有循環(huán)性能好、可逆性能好、安全性能好、可進(jìn)行大倍率充放電的優(yōu)異性能，且高溫制備工藝簡(jiǎn)單，成本低和環(huán)境特性良好，被視為最具應(yīng)用前景的一種鋰離子電池負(fù)極材料，但該材料電子導(dǎo)電率和離子導(dǎo)電率均比較低，大倍率充放電性能差。
　　本文采用高溫固相法合成了Li4Ti5O12負(fù)極材料，優(yōu)化了合成工藝，通過離子摻雜和碳包覆進(jìn)行了改性研究，并對(duì)廢舊Li4Ti5O12/Li電池進(jìn)行了回收工藝的初步探索。

2、
　　首先，考察了鋰源、燒結(jié)溫度、鋰鈦比對(duì)高溫固相法制備Li4Ti5O12材料性能的影響。結(jié)果表明，以Li2CO3和TiO2為原料，650℃燒結(jié)14h，Li:Ti=0.86時(shí)能獲得性能最好的Li4Ti5O12材料。在優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上合成Li4Ti5O12，0.5C，1C，2C，3C，5C充放電時(shí)容量分別達(dá)到132mAh g-1，125 mAh g-1，119 mAhg-1，110 mAh g-1，90 mAh g-1，大倍率充放電

3、時(shí)容量明顯降低。
　　其次，研究了金屬離子摻雜對(duì)Li4Ti5O12結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)V5+在鈦位摻雜，x=0.04時(shí)得到的Li4Ti5-xVxO12材料顆粒尺寸細(xì)小、分布均勻，0.5C、1C、2C、3C、5C充放電時(shí)其比容量分別達(dá)到145mAh g-1、140 mAh g-1、130 mAh g-1、120 mAh g-1、100 mAh g-1，說明一定量V5+離子的摻雜改善了Li4Ti5O12材料的倍率

4、性能。當(dāng)Ti3+離子部分取代鈦位Ti4+離子時(shí)，并沒有提高材料的電化學(xué)性能，反而使其性能降低很多。當(dāng)Na+在鋰位摻雜，x=0.06時(shí)合成的Li3.94Na0.06Ti5O12其倍率性能比較好，3C充放電時(shí)其比容量仍可保持在120mAh g-1左右。
　　此外，采用了蔗糖、活性炭、硬脂酸和檸檬酸四種碳源對(duì)Li4Ti5O12進(jìn)行了碳包覆改性。結(jié)果表明，蔗糖添加量為L(zhǎng)i4Ti5O12的5 mass％時(shí)，顆粒尺寸大小均勻，1C充放電時(shí)其比

5、容量達(dá)到145mAh g-1。2C，3C，5C充放電時(shí)其比容量分別為120 mAh g-1，110 mAh g-1，90 mAh g-1；活性炭為碳源合成的Li4Ti5O12/C復(fù)合材料的顆粒尺寸比較大，電化學(xué)性能比較差；硬脂酸為碳源時(shí)，并不能提高材料的電子導(dǎo)電性，反而使其電化學(xué)性能下降很多；當(dāng)檸檬酸的添加量為3 mass%時(shí)，0.5C充放電時(shí)比容量平均達(dá)到158mAh g-1，1C、5C放電時(shí)比容量分別保持在152mAh g-1、11