鋰離子電池負極材料Li4Ti5O12-x-C的制備及性能表征.pdf

1、尖晶石型結構鈦酸鋰(Li4Ti5O12)具有鋰離子三維擴散通道，在充放電過程中結構穩(wěn)定，是一種“體積零應變”嵌鋰材料，鋰離子嵌入脫出效率高，循環(huán)性能優(yōu)異，成為長效安全型動力鋰離子電池負極材料。但是鈦酸鋰電子電導率較低嚴重影響了材料的快速充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 本文采用濕法球磨輔助固相反應法在氬氣氣氛中合成了含Ti3+和氧缺陷結構的鈦酸鋰/碳復合材料，優(yōu)化了固相法合成工藝，用XRD分析了樣品晶體結構，SEM和HRTEM分析

2、了樣品的表觀形貌和包覆效果，XPS和EPR研究了樣品的價態(tài)，CV和EIS分析了樣品嵌鋰脫鋰行為，充放電測試考察了樣品的大倍率條件下的比容量和循環(huán)性能。
　　 氧缺陷結構的鈦酸鋰/碳復合材料的合成工藝為:氬氣氣氛、反應溫度750℃，反應時間10 h，鈦鋰摩爾比為0.85，含碳量為10％。所得Li4Ti5O12-x/C為尖晶石型鈦酸鋰、屬于空間群Fd-3m、粒徑100～200 nm且分布均勻。材料在1C、2C、5C、10C和20 C

3、倍率下放電比容量分別為166.2、165.1、163.7、154.8和140.2 mAh·g-1。10C倍率循環(huán)，100次和500次后容量保持率分別為99.7％和90.3％。與空氣氣氛合成的Li4Ti5O12相比，除了表面碳包覆和納米粒子的作用外，主要是惰性氣氛下形成的Ti3+和氧缺陷提高了晶體內部原子的無序化程度，形成Ti3+-O-Ti4+的離子鍵，提高了電子電導率和離子擴散系數，降低了電極極化和電荷轉移電阻，具有較好的倍率性能和循環(huán)