一步水解法合成尖晶石Li-,4-Ti-,5-O-,12-鋰離子電池負(fù)極材料的研究.pdf

1、作為一種“零應(yīng)變”嵌脫鋰材料，尖晶石型Li4Ti5O12結(jié)構(gòu)穩(wěn)定表現(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)性能，如循環(huán)性能好、使用壽命長、安全無污染，這使其成為目前倍受人們青睞的鋰離子電池負(fù)極材料之一。本論文采用水解法制備了晶型良好、循環(huán)性能優(yōu)良的尖晶石L14Ti5O12，并借助XRD、DSC-TGA、SEM及恒電流充放電等技術(shù)手段，研究了合成條件對其物理及電化學(xué)性能的影響。 運用雙參數(shù)模型和同系線性規(guī)律對Li2Ti3O7、Li4Ti5O12和Li4T

2、iO4的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能進(jìn)行了估算，并繪制了298.15K時，不同離子濃度的Ti-H2O和Li-Ti-H2O的（）-pH圖。結(jié)果表明，在水溶液中，Li4Ti5O12具有較大的熱力學(xué)穩(wěn)定區(qū)域，從熱力學(xué)角度驗證了TiCl4溶液水解合成Li4Ti5O12的可行性。 以TiCl4和LiOH·H2O為原料，采用一步水解法合成了化合態(tài)的鋰鈦復(fù)合氧化物前驅(qū)體，結(jié)合熱處理即成功合成了鋰離子負(fù)極材料尖晶石L14Ti5O12。研究了水解條件和熱

3、處理條件對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與電性能的影響。結(jié)果表明，在1.0～3.0 mol·L-1 LiOH堿性環(huán)境下，加料Li/Ti摩爾比為4.8、反應(yīng)溫度50～90℃、反應(yīng)1～3h，水解沉淀充分洗滌后得到的前驅(qū)體，經(jīng)800℃熱處理6h可以得到純尖晶石Li4Ti5O12，其物相單一，成份均勻，顆粒相對分散，平均顆粒直徑約為1μm。 對一步水解法合成的尖晶石Li4Ti5O12電性能測試表明，合成產(chǎn)物在1.55V上下有穩(wěn)定的充放電壓平臺。在初始LiOH