微波固相法制備鋰離子電池負(fù)極材料及其儲鋰特性研究.pdf

1、當(dāng)前商業(yè)化使用的鋰離子電池負(fù)極材料主要是石墨類碳材料，然而不可逆容量大、倍率性能差等缺點(diǎn)制約了這類材料的進(jìn)一步發(fā)展。鋰離子電池負(fù)極要滿足高容量、高能量密度、高倍率性能、高循環(huán)性能的未來需求就必須開發(fā)新的材料。
　　Li4Ti5O12是一種充放電過程中體積效應(yīng)幾乎為零的材料，循環(huán)壽命長、高穩(wěn)定性高，是鋰離子電池負(fù)極材料研究的熱點(diǎn)。但是鈦酸鋰的電子導(dǎo)電率差，影響了它的電化學(xué)性能，需要進(jìn)行改性來改善，特別是高倍率下的電化學(xué)性能。

2、　　ZnCo2O4是一種金屬氧化物的衍生物。通過無毒性的Zn代替Co，不僅有金屬氧化物理論比容量高的特點(diǎn)，而且降低了成本和環(huán)境的污染。但是需要改性提高它的首次庫倫效率。
　　本文選用新型制備方法微波固相法得到了納米尺度的鋰離子電池負(fù)極材料Li4Ti5O12和ZnCo2O4，并分別進(jìn)一步進(jìn)行金屬離子Nb5+摻雜和包覆多壁碳納米管MWCNTs改性，提高了材料的電化學(xué)性能。與傳統(tǒng)固相加熱方式相比，微波輻射利用反應(yīng)物分子和微波之間的相互作

3、用讓固相反應(yīng)進(jìn)行得更快，合成溫度相對低、反應(yīng)時(shí)間更短。現(xiàn)代微波控制系統(tǒng)可以精確地控制反應(yīng)時(shí)間、溫度，使得微波能夠均勻快速的被反應(yīng)物或者反應(yīng)介質(zhì)吸收從而將高溫固相反應(yīng)時(shí)間縮短至十幾分鐘，是一種很好的制備納米材料的方法。Li4Ti5-xNbxO12(MW,0≤x≤0.1)的制備是采用Li2CO3、TiO2、Nb2O5為原料，利用微波固相法在750℃下保溫20 min得到了分布均勻的納米尺度的鈦酸鋰材料，納米顆粒尺寸大約在200–400 nm

4、。ZnCo2O4(MW, CNTs)復(fù)合材料的制備是采用Zn(NO3)2·2H2O、Co(NO3)2·6H2O、多壁碳納米管MWCNTs為原料，利用微波固相法在450℃保溫20 min制備了ZnCo2O4(MW，CNTs)復(fù)合材料。
　　研究結(jié)果表明微波固相法制備的Li4Ti5-xNbxO12(MW,0≤x≤0.1)性能優(yōu)于傳統(tǒng)固相法制備的LTO(T)。特別是當(dāng)Nb摻雜量在0.03 mol％時(shí)，表現(xiàn)出高容量、好的穩(wěn)定性和好的倍率性