Fe-Ti-O固溶體的制備及其儲(chǔ)鋰性能的研究.pdf

1、為了滿足人類(lèi)對(duì)高性能鋰離子二次電池的應(yīng)用需求,科研工作者通過(guò)不斷探索來(lái)改變鋰電池的材料種類(lèi)和結(jié)構(gòu)以進(jìn)一步提高其性能。對(duì)負(fù)極材料而言,提高性能主要體現(xiàn)在提高比容量、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。而負(fù)極材料的納米化、結(jié)構(gòu)功能化和摻雜改性,是行之有效的方法。
　　 鐵的氧化物具有很好的儲(chǔ)鋰性能,其理論比容量均在650mAh／g以上,尤其是三氧化鐵其理論比容量可高達(dá)1005mAh／g。但在鋰離子嵌入和脫出過(guò)程中會(huì)引起較大的體積變化,造成材料粉化

2、、結(jié)構(gòu)坍陷,而使循環(huán)性能變差。二氧化鈦為“零應(yīng)變”材料,具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性,但其比容量較低,理論比容量?jī)H為168mAh／g。
　　 為了得到既具有高比容量又具有良好循環(huán)穩(wěn)定性的鋰電池負(fù)極材料,我們通過(guò)水熱法及后續(xù)熱處理制備出Fe-Ti-O固溶體材料。主要考察了Ti／Fe比、熱處理?xiàng)l件和導(dǎo)電劑的添加量對(duì)固溶體儲(chǔ)鋰性能的影響。利用XRD、TEM、SEM和EDX測(cè)試分析手段研究了不同條件下得到的固溶體材料的形態(tài)和結(jié)構(gòu),考察其電化學(xué)性

3、能,并將材料組成、結(jié)構(gòu)與其儲(chǔ)鋰性能相關(guān)聯(lián)。
　　 結(jié)果表明,固溶體材料屬納米級(jí),經(jīng)熱處理后均表現(xiàn)出更好的電化學(xué)性能,熱處理溫度越高其電化學(xué)性能越好,400℃空氣2小時(shí)是最佳熱處理?xiàng)l件；在固溶體中當(dāng)Fe3+含量較低時(shí),固溶體的比容量較低,其性質(zhì)與二氧化鈦類(lèi)似；當(dāng)固溶體中,Fe3+的含量較高時(shí),固溶體的比容量也較高,其性質(zhì)與三氧化二鐵相似。當(dāng)Ti4+:Fe3+=0.19時(shí),固溶體Fe1.5Ti0.5O3為多晶體,該固溶體經(jīng)300度空