鋰電池負極材料Li4Ti5O12與Li2Ti3O7的合成及表征.pdf

1、本文分別采用傳統(tǒng)固相法、微波固相法、傳統(tǒng)水熱法和微波水熱法合成Li4Ti5O12與Li2Ti3O7，采用TG-DTA、XRD、SEM、粒度分析以及室溫恒流充放電、交流阻抗和循環(huán)伏安等測試方法進行表征，并將其應(yīng)用于鋰離子電池負極材料，考察不同的制備工藝對合成材料的電化學性能的影響。
　　首先利用傳統(tǒng)固相法合成Li4Ti5O12與Li2Ti3O7，考察合成工藝條件對合成材料性能的影響。實驗結(jié)果表明反應(yīng)原料、燒結(jié)溫度、Li/Ti摩爾比都

2、是影響材料性能的重要因素。結(jié)果表明，原料為無定型TiO2和Li2CO3，Li/Ti摩爾比為0.84，焙燒溫度為800℃，焙燒時間為6h得到的Li4Ti5O12材料性能最佳，首次放電容量可達134.2 mAh·g-1;原料為無定型TiO2和Li2CO3，Li/Ti摩爾比為0.70，焙燒溫度為1100℃，焙燒時間為6h得到的Li2Ti3O7材料性能最佳，首次放電容量可達109.6 mAh·g-1。
　　隨后采用傳統(tǒng)水熱法合成Li4Ti

3、5O12與Li2Ti3O7，分別考察鈦源種類、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間對合成材料性能的影響。實驗結(jié)果表明，以無定型TiO2和Li2CO3為原料，Li/Ti摩爾比為0.80，160℃下高壓釜中反應(yīng)24 h，再在800℃下煅燒6h得到的Li4Ti5O12材料性能最佳，首次放電容量高達154.2 mAh·g-1且循環(huán)性能也較好;以無定型TiO2和Li2CO3為原料，Li/Ti摩爾比為0.67，160℃下高壓釜中反應(yīng)24 h，再在1100℃下煅燒6h

4、得到的Li2Ti3O7材料性能最佳，首次放電容量高達124.4 mAh·g-1且循環(huán)性能也較好。
　　首次使用微波固相法和微波水熱法制備出Li4Ti5O12與Li2Ti3O7，合成材料雖含有少量雜質(zhì)且首次放電容量和循環(huán)性能也稍遜于采用傳統(tǒng)固相法和傳統(tǒng)水熱法合成的材料，但該合成工藝大大節(jié)省反應(yīng)時間，節(jié)約能耗，具有一定的經(jīng)濟適用性和開發(fā)潛力。
　　對四種合成方法分別合成的Li4Ti5O12與Li2Ti3O7材料進行比較發(fā)現(xiàn)，Li