Li-Mn-Ti-O的電化學(xué)性能研究.pdf

1、全固態(tài)薄膜鋰離子電池的研究已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注，但是目前的研究方向主要集中在電解質(zhì)薄膜和正極薄膜，而關(guān)于負(fù)極薄膜的制備及性能研究卻相對十分匱乏。因此，制備出高質(zhì)量的負(fù)極薄膜材料對于全固態(tài)薄膜鋰離子電池早日在實(shí)際生活中的應(yīng)用具有非常重要的意義。Li4Ti5O12作為負(fù)極材料因?yàn)槠淞銘?yīng)變的特性成為最具應(yīng)用前景的負(fù)極材料之一，表現(xiàn)出非常好的循環(huán)穩(wěn)定性，受到科研工作者的廣泛關(guān)注。鑒于此，本文采用溶膠凝膠法，探討了通過旋轉(zhuǎn)涂覆鍍膜方式制備 L

2、i4Ti5O12負(fù)極薄膜材料的工藝條件，研究了薄膜結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能的影響因素。主要內(nèi)容有：
　　(1)以乙酸鋰為鋰源，鈦酸丁酯為鈦源，乙二醇為溶劑，乙酸為絡(luò)合劑，摸索出了配置無需過慮、淡黃色透明穩(wěn)定、具有一定粘度的溶膠的工藝，以及溶膠中金屬離子總濃度、乙酸用量、勻膠速率和時間、低溫?zé)崽幚頊囟群蜁r間、高溫?zé)崽幚砩郎厮俾实纫蛩貙Ρ∧こ赡べ|(zhì)量的影響。
　　(2)通過改變涂膜方式和退火方式，采用XRD、SEM及電化學(xué)測試手段，

3、研究了不同初始鋰鈦比例和退火溫度對 Li4Ti5O12負(fù)極薄膜材料的結(jié)構(gòu)形貌以及電化學(xué)性能的影響。優(yōu)化后的工藝制備的薄膜在5μA/cm2電流密度下，第二次放電比容量為84μAh/(cm2μm)，經(jīng)過50次充放電循環(huán)后容量保持率達(dá)91％，在80μA/cm2的電流密度下放電比容量與5μA/cm2時相比仍有81%，具有良好的電化學(xué)性能。
　　(3)在優(yōu)化后的工藝下研究了不同 Mn摻雜量對 Li4Ti5-xMnxO12薄膜結(jié)構(gòu)、形貌以及電

4、化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：適量的Mn摻雜并沒有明顯的改變薄膜的結(jié)構(gòu)和形貌，Mn的摻雜使得樣品第二次放電比容量都有所下降，但并沒有隨著Mn摻雜量的增大呈現(xiàn)出比較明顯的規(guī)律性變化，且Mn的摻雜并沒有破壞樣品的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(4)通過Mn摻雜與再次氣氛退火的共同作用下得到的Li4Ti4.95Mn0.05O12薄膜具有相對較純的結(jié)晶相，在5μA/cm2電流密度下表現(xiàn)出79μAh/(cm2μm)的比容量，與優(yōu)化后的 Li4Ti5O12薄