鋰離子電池鈦酸鋰負極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、尖晶石鈦酸鋰作為鋰離子電池負極材料，具有優(yōu)良的循環(huán)性能、安全性能好及其“零應(yīng)變”性能等。但鈦酸鋰本征電子和離子電導(dǎo)率偏低，嚴重制約了商業(yè)化的大規(guī)模應(yīng)用。因此，對鈦酸鋰進行改性研究以提高其倍率性能是研究的熱點課題。
　　本文采用固相法和水熱法，制備介孔-大孔鈦酸鋰和鈦酸鋰微球，對制備過程的各工藝參數(shù)進行了優(yōu)化。采用XRD、SEM及比表面積等方法對樣品進行了表征，對合成的樣品進行了恒流充放及電化學(xué)阻抗測試。
　　采用溶膠-凝膠法

2、，制備介孔-大孔結(jié)構(gòu)的二氧化鈦，并以介孔-大孔TiO2和Li2CO3為原料，用固相法合成尖晶石結(jié)構(gòu)的介孔-大孔鈦酸鋰，研究Li/Ti配比、燒結(jié)溫度對Li4Ti5O12結(jié)構(gòu)的影響；研究粘結(jié)劑（CMC、PVDF）及葡萄糖包覆量對Li4Ti5O12性能的影響。結(jié)果表明：合成二氧鈦的比表面積為12.06m2/g，BJH總孔容為0.029cm3/g，平均孔直徑為9.85nm。固相法合成介孔-大孔Li4Ti5O12的最佳工藝條件為：按Li/Ti=0

3、.86投入原料后于600℃燒結(jié)4h，800℃燒結(jié)6h。在此工藝下合成的Li4Ti5O12具有較優(yōu)的電化學(xué)性能。樣品在0.1C下的放電比容量為162mAh/g，20次循環(huán)之后容量保持為152mAh/g；使用CMC作為粘結(jié)劑時材料的倍率性能優(yōu)于PVDF；研究表明葡萄糖加入量為8％時，樣品的倍率性能最佳，樣品在0.1C下的放電容量為153mAhg-1，充放電循環(huán)20次后容量保持為149mAhg-1，電化學(xué)阻抗測試表明，隨著葡萄糖量的增加樣品的

4、電荷轉(zhuǎn)移電阻逐漸降低，最主要的原因是由于包覆炭提高了鈦酸鋰材料的電子導(dǎo)電性。
　　以鈦酸丁酯、乙二醇、LiOH·H2O及十六烷及三甲基溴化銨（CTAB）為原料，合成了尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰球，研究氫氧化鋰用量、水熱溫度、水熱時間及熱處理溫度對樣品性能及形貌的影響。結(jié)果表明：10mmol鈦酸丁酯與9mmol的LiOH·H2O反應(yīng)時，得到純相的Li4Ti5O12樣品；當(dāng)水熱溫度低于170℃時，樣品中出現(xiàn)二氧化鈦雜質(zhì)相，水熱溫度為170℃時

5、，合成的樣品為純相Li4Ti5O12；170℃下水熱反應(yīng)36h時，樣品幾乎全為規(guī)則的球形，樣品平均直徑在1~2?m之間。但是，水熱時間繼續(xù)延長，鈦酸鋰的球形結(jié)構(gòu)被破壞。170℃水熱36h合成的Li4Ti5O12樣品性能最好，樣品在0.1C下放電比容量為187mAhg-1，經(jīng)過20次充放電循環(huán)之后，放電比容量保持為184mAhg-1；當(dāng)熱處理溫度為600℃時，樣品在0.1C下的放電容量最高為201mAhg-1，循環(huán)20次后容量保持為198