BaLi2Ti6O14的合成及儲鋰性能研究.pdf

1、最近，BaLi2Ti6O14因具有穩(wěn)定的充放電平臺、能量密度高、成本低廉和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好等優(yōu)點被看作是很有發(fā)展前景的鋰離子電池負極材料。本文對BaLi2Ti6O14展開了深入細致的研究。首先采用傳統(tǒng)的固相法合成鋰離子電池負極材料BaLi2Ti6O14，分析其電化學(xué)性能，儲能機制和嵌/脫鋰動力學(xué)過程，并進一步探究表面包覆和離子摻雜對其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。具體內(nèi)容如下：
　　首先，確定BaLi2Ti6O14的最佳合成溫度。從XRD和

2、SEM分析得知當(dāng)合成溫度為950℃時可得到純相BaLi2Ti6O14，并且顆粒表現(xiàn)出良好的晶體特性。對比電化學(xué)測試結(jié)果可知950℃下合成的BaLi2Ti6O14具有最好的電化學(xué)性能。當(dāng)電流密度為50mA g-1時，首圈可逆容量為145.7mAh g-1，50周循環(huán)后容量保持率為94.51％。當(dāng)電流密度升到300mA g-1時，容量仍高達118mAh g-1。
　　其次，計算BaLi2Ti6O14中 Li+的擴散系數(shù)。本章采用CV，

3、in-situ EIS和GITT三種方法計算Li+在 BaLi2Ti6O14中嵌入和脫出的擴散系數(shù)。結(jié)果表明，CV測出的Li+的擴散系數(shù)為10-13～10-12cm2 s-1，由in-situ EIS和GITT測出的Li+擴散系數(shù)基本上介于10-14～10-12cm2 s-1和10-14～10-11cm2 s-1范圍內(nèi)。此外，in-situ XRD測試結(jié)果表明BaLi2Ti6O14在高倍率下的結(jié)構(gòu)變化同樣具有高度可逆性。
　　再次

4、，通過表面包覆不同量Ag納米顆粒對BaLi2Ti6O14進行改性。Ag顆粒在BaLi2Ti6O14脫嵌鋰過程中能有效提高BaLi2Ti6O14顆粒之間的導(dǎo)電性并減小電極極化。當(dāng)包覆的Ag量為6wt.%時，BaLi2Ti6O14在1C時具有最高的首圈可逆容量160.0mAh g-1。此外，其亦表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能，在電流密度為2C，3C，4C和5C時容量高達147.5，139.7，132.6和126.7mAh g-1。
　　最后，通

5、過鋰位摻雜對BaLi2Ti6O14進行改性。微量Mg2+摻雜可使BaLi2Ti6O14的儲鋰能力大大增強，當(dāng)電流密度為2C和4C時，可提供的容量分別為129.3和115.2mAh g-1。在電流密度為5C時可提供111.7mAh g-1的容量，甚至在循環(huán)200周后仍可保持80.7%的容量。BaLi1.9Mg0.1Ti6O14儲鋰能力增強源于Mg2+的存在使電子/離子電導(dǎo)率增大、電荷轉(zhuǎn)移電阻降低。此外，in-situ XRD結(jié)果表明BaL