鋰離子動力電池負極材料鈦酸鋰的制備與性能研究.pdf

1、鈦酸鋰(Li4Ti5O12),作為一種“零應變”材料,與目前商品化的碳材料相比,是更具潛力的鋰離子動力電池負極材料。本文以固相法合成電極材料Li4Ti5O12,旨在通過金屬摻雜、表面修飾途徑,提高電導率進而改善其電化學性能,具體工作如下:
　　 本文首先考察了制備Li4Ti5O12的固相工藝和不同原料的影響。采用XRD、SEM、激光粒度對材料進行了表征,及恒流充放電、交流阻抗、循環(huán)伏安測試方法研究了材料的電化學性能。結果表明:原

2、料為銳鈦型TiO2和Li2CO3,先于750℃預燒4h,再于850℃煅燒20h得到的材料性能最佳,樣品為結晶完好的單一物相,顆粒分布均勻,粒徑分布窄,粒度分布在0.2～0.6μm之間。以0.2C的倍率進行充放電,首次放電比容量為163.4 mAh·g-1,30次循環(huán)后,容量依然保持在160mAh·g-1,常溫下,分別以0.5、1和3C倍率進行充放電循環(huán)50次后,容量保持率分別為96.2、94.1、86.0％。并探索了Li4Ti5O12可

3、能的形成機理。
　　 在合成純樣的研究基礎上,進行了Y3+、Yb3+、Er3+、V5+、Mg2+金屬離子的摻雜。電化學測試表明:金屬離子摻雜后電極材料的電荷轉移阻抗都顯著減小,但電化學性能卻顯示出很大的差異。在1C倍率下循環(huán)50次后,摻雜Y3+、yb3+、Er3+、V5+、Mg2+的比容量分別為132.6、110.1、102.4、86.2、139.6 mAh·g-1。
　　 在固相合成和金屬摻雜的基礎上,分別以葡萄糖和乙

4、酸銅作為碳源和銅源制備了Li3.9Mg0.1Ti5O12/C和Li4Ti5O12/(Cu+C)復合材料。恒電流充放電結果表明,在0.1C的倍率下放電時,Li3.9Mg0.1Ti5O12/C(C含量分別是3、5、10、15wt％)的首次放電容量依次為166.5、156.3、153.7和149.4mAh·g-1。對于Li4Ti5O12/(Cu+C),在0.5、1和3C倍率下,經50次充放電循環(huán),容量保持率分別為90.4、88.4、82.O％