鋰離子電池鈦酸鋰材料的研究.pdf

1、鋰離子電池是90年代后投放市場(chǎng)的新一代綠色環(huán)保電池，它因?yàn)殡妷焊摺⒆苑烹娐实?、體積小、重量輕、無記憶效應(yīng)等獨(dú)特性能被廣泛應(yīng)用于便攜式電器以及電動(dòng)自行車中。目前商品化的鋰離子電池廣泛采用的負(fù)極材料是石墨類碳材料，但由于碳/石墨第一次充放電時(shí)，會(huì)在碳表面形成鈍化膜，造成容量損失；而且碳的電極電位與鋰的電位很接近，當(dāng)電池過充電時(shí)，金屬鋰可能在碳電極表面析出，形成枝晶而引發(fā)安全性問題。而Li4Ti5O12作為鋰離子電池負(fù)極材料在充放電時(shí)結(jié)構(gòu)幾乎

2、不發(fā)生變化被稱為“零應(yīng)變”材料，具有非常優(yōu)越的循環(huán)性能。鈦酸鋰具有原料來源廣泛、價(jià)格低廉、熱穩(wěn)定性好、比能量高、循環(huán)性能好、安全性能突出等特點(diǎn)。其理論容量為175mAh/g，工作電壓為1.5 V左右，是很具潛力的負(fù)極材料之一。
　　 本文采用溶膠-凝膠法，以草酸和檸檬酸為調(diào)節(jié)劑，制備出了尖晶石Li4Ti5O12，研究了調(diào)節(jié)劑與鈦酸丁酯的比例和燒結(jié)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明當(dāng)調(diào)節(jié)劑草酸與鈦酸丁酯的摩爾比為1.0時(shí)，在80

3、0℃燒結(jié)20h的產(chǎn)物粒度為400nm左右，在0.1C倍率下，首次放電比容量為145.9 mAh/g，30次循環(huán)后放電比容量為125.8mAh/g。當(dāng)調(diào)節(jié)劑檸檬酸與鈦酸丁酯的摩爾比為0.5時(shí)，在850℃燒結(jié)24h的產(chǎn)物粒度為450nm左右，在0.1C倍率下，首次放電比容量為144.5 mAh/g，30次循環(huán)后放電比容量為125.9mAh/g。
　　 本文采用了液相水熱法制備出了Li4Ti5O12材料，并采用XRD、SEM等手段對(duì)材

4、料進(jìn)行表征，測(cè)試了材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明，以氫氧化鋰為鋰源在700℃下鍛燒10 h制得的樣品表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能，0.1C的倍率下首次放電比容量為115.4mAh/g，20次循環(huán)后放電比容量為101 mAh/g。
　　 本文對(duì)材料進(jìn)行了摻雜金屬鉬的研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，摻雜產(chǎn)物的主要成分為反應(yīng)新生成的化合物NaLiTi3O7和Li2MoO4以及未反應(yīng)完全的Na2MoO4，當(dāng)鉬酸鈉和醋酸鋰的摩爾比為1:3和0.6∶3.4/3時(shí)