溶膠-凝膠法合成鋰離子電池負(fù)極材料Li4Ti5O12及對(duì)其進(jìn)行碳包覆研究.pdf

1、鋰離子電池具有高能量密度、高工作電壓、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，有望成為電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿?lái)源之一。尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰（Li4Ti5O12）是一種“零應(yīng)變”材料，理論嵌鋰電位為1.55V（vs. Li+/Li），理論比容量為175 mA?g-1，充放電過(guò)程中體積結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生變化，具有充放電性能好、循環(huán)性能優(yōu)良、充放電電壓平臺(tái)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)鈦資源豐富、價(jià)格低廉。這些優(yōu)點(diǎn)使其成為鋰離子電池極具發(fā)展前景的電極材料，有著巨大的研究?jī)r(jià)值和商業(yè)應(yīng)用價(jià)值

2、。
　　然而，Li4Ti5O12材料的本征電子導(dǎo)電能力（電導(dǎo)率10－13Scm-1）和離子導(dǎo)電能力（鋰離子擴(kuò)散系數(shù)約為2×10－8cm2s-1）不高，因此Li4Ti5O12在大電流充放電時(shí)容量衰減快、倍率性能較差，限制了其作為高倍率負(fù)極材料在動(dòng)力鋰離子電池中的應(yīng)用。本文從有利于推進(jìn)Li4Ti5O12實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，針對(duì)鈦酸鋰材料電子導(dǎo)電率低，傳統(tǒng)固相法燒結(jié)能耗高、純度低的問(wèn)題，以鈦酸丁酯（Ti(OC4H9)4）和醋酸鋰（LiCH3C

3、OO·2H2O）為原料采用溶膠凝膠法合成納米級(jí)別的Li4Ti5O12，并以檸檬酸為碳源對(duì)Li4Ti5O12進(jìn)行碳包覆改性，獲得了Li4Ti5O12/C復(fù)合材料，改善了材料的導(dǎo)電性能，提高了材料的大電流充放電倍率性能，不僅豐富了Li4Ti5O12材料的研究?jī)?nèi)涵，而且促進(jìn)了Li4Ti5O12材料在鋰離子動(dòng)力電池中的實(shí)際應(yīng)用。其中獲得的主要研究成果與結(jié)論如下：
　　1、通過(guò)采用P123為表面活性劑的溶膠凝膠法可以合成表現(xiàn)優(yōu)良的Li4Ti

4、5O12材料。通過(guò)添加冰醋酸和表面活性劑P123來(lái)控制反應(yīng)進(jìn)程，可以得到分散良好、含雜質(zhì)量低的納米Li4Ti5O12材料。
　　2、在溶膠凝膠法中，采用檸檬酸為碳源來(lái)對(duì)Li4Ti5O12顆粒進(jìn)行碳包覆，合成Li4Ti5012/C復(fù)合材料。研究了含檸檬酸量的不同，對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)靥岣邫幟仕岷坑欣诔浞烹姳堵市阅艿母纳?。?dāng)在溶膠凝膠過(guò)程中添加的檸檬酸的量為0.01mol時(shí)，Li4Ti5O12的充放電