鋰離子電池負極材料Li-,4-Ti-,5-O-,12-的制備及性能研究.pdf

1、合肥工業(yè)大學碩士學位論文鋰離子電池負極材料LiTiO的制備及性能研究姓名：段文升申請學位級別：碩士專業(yè)：材料物理與化學指導教師：朱繼平20100301S t u d y o np r e p a r a t i o n a n d p r o p e r t i e so f L i —i o nb a t t e r y a n o d em a t e r i a l s L i 4 T i s 0 1 2A B S T R A C

2、 TT h e g r a p h i t e —t y p e c a r b o n a n o d e m a t e r i a l h a s b e e n w i d e l y u s e d i n t h ec o m m e r c i a ll i t h i u mi o n b a t t e r i e s ，b u ti t si r r e v e r s i b l ec a p a c i t yl

3、 o s si sh i g ha n d t h e r ei s ap o t e n t i a l s a f e t y p r o b l e m ．S p i n e l L i 4 T i s O l 2 a s a n e wa n o d em a t e r i a l f o rl i t h i u m —i o n b a t t e r y a l m o s t h a s n o c h a n g e

4、 s i n t h e s t r u c t u r e w h e n c h a r g e d a n dd i s c h a r g e da n d i t h a sb e e nc a l l e da s ’。z e r o s t r a i n ”m a t e r i a l ．L i 4 T i s O l 2h a se x c e l l e n tc y c l ep e r f o r m a n

5、c ea n d p l a t e a u v o l t a g ea n dS Oo n ．T h e s a f e t ya n dr e l i a b i l i t yo f t h em a t e r i a la r e i m p r o v e d g r e a t l ya sc o m p a r e d w i t hc a r b o ne l e c t r o d e ．I n t h i s t

6、 h e s i s ，t h e s o l i d —s t a t e m e t h o d a n d d o p i n g m o d i f i c a t i o n o f s p i n e lL i 4 T i 5 0 1 2 a n o d em a t e r i a l sw e r er e s e a r c h e d ．T h e t h e s i sf o c u s e d o nt h ei

7、 m p r o v e m e n to f t h ee l e c t r o c h e m i c a lp r o p e r t i e so f t h eL i 4 T i s O t 2 m a t e r i a l d o p e d b ye l e m e n t ss u c ha sM g 、A Ia n d C u ，t h e i n f l u e n c e st oL i 4 T i s O i

8、 2w e r es t u d i e d w i t hd i f f e r e n td o p i n gr a t i o a n dd o p i n ge l e m e n t s ，a n dt h e i ro p t i m a l s y n t h e t i cp r o c e s sw a ss t u d i e d ．T h es a m p l e sw e r ec h a r a c t e

9、r i z e d a n dr e s e a r c h e db yX R D a n dl a s e rp a r t i c l es i z ea n a l y z e rt o g e t t h e i m a g e s o ft h e i r c r y s t a l s t r u c t u r e s a n dt h e p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u

10、t i o n ．M o r e o v e r , t h ee l e c t r o c h e m i c a lp r o p e r t i e so ft h ed o p e dp r o d u c t sw e r es t u d i e db yc h a r g e —d i s c h a r g ec u r v e sa n dc y c l en u m b e r ．T h ee x p e r i

11、m e n tr e s u l t i n d i c a t e dt h a tL i 4 T i s O t 2 m a t e r i a l s y n t h e s i z e d a t 7 0 0 - 9 0 0 ℃f o r 15 - 2 4 h c o u l d e n h a n c e t h ee l e c t r o d e r a t ec a p a b i l i t i e s ．H o w

12、e v e r , o v e r l o n gh e a tt r e a t m e n ta n d h i g h e rc a l c i n a t i o nt e m p e r a t u r e w o u l d r e s u l t i n t h e a g g r e g a t i o n o f p a r t i c l e s a n d l e a d t o ap o o re l e c t

13、 r o c h e m i s t r yp e r f o r m a n c e ．A s f a ra sL i 4 ．x M g x T i 5 0 1 2w a s c o n c e r n e d ，i t w a s f o u n d t h a tt h e x = O ．1h a s a g o o de l e c t r o c h e m i s t r y p e r f o r m a n c e a

14、n d s i z e d i s t r i b u t i o n ，t h e f i r s t d i s c h a r g e s p e c i a lc a p a c i t y w a s 1 7 5 ．8 ，1 5 1 ．5 ，1 4 0 ．3 ，1 2 1 ．3 m A h ／g a t 0 ．5 C ，1 C ，5 C ，1 0 C r a t e ，r e s p e c t i v e l y ．I t

15、w a sf o u n dt h a t t h e h i g h r a t e c a p a b i l i t y o fL i 4 T i s O l 2d o p e db ym a g n e s i u mh a db e e ni m p r o v e d ．A t 0 ．1C d i s c h a r g i n g r a t e ，t h e f i r s t d i s c h a r g e s p

16、 e c i f i c c a p a c i t i e s o fL i 4 ．x A l x T i s O l 2 ( X = 0 ．0 5 ，0 ．1 ，O ．2 a n d 0 ．3 ) w e r e f o u n d t o b e 1 3 5 ．5 m A h ／g ，1 3 8 ．8 m A h ／g ，1 4 1 ．2 m A h ／g a n d 1 5 0 ．6 m A h ／g r e s p e c t

17、 i v e l y ．T h e c a p a c i t y o ft h eL i 4 T i s 0 1 2d o p e db yA 1h a d n o t b e e ni m p r o v e d ，b u tc y c l es t a b i l i t yw a s e n h a n c e d ，c o m p a r e dt ot h ep r i s t i n eL i 4 T i s 0 1 2