鋰離子電池負(fù)極材料Li4Ti5O12-x-C的制備及性能表征.pdf

1、尖晶石型結(jié)構(gòu)鈦酸鋰(Li4Ti5O12)具有鋰離子三維擴(kuò)散通道，在充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，是一種“體積零應(yīng)變”嵌鋰材料，鋰離子嵌入脫出效率高，循環(huán)性能優(yōu)異，成為長(zhǎng)效安全型動(dòng)力鋰離子電池負(fù)極材料。但是鈦酸鋰電子電導(dǎo)率較低嚴(yán)重影響了材料的快速充放電性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 本文采用濕法球磨輔助固相反應(yīng)法在氬氣氣氛中合成了含Ti3+和氧缺陷結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰/碳復(fù)合材料，優(yōu)化了固相法合成工藝，用XRD分析了樣品晶體結(jié)構(gòu)，SEM和HRTEM分析

2、了樣品的表觀形貌和包覆效果，XPS和EPR研究了樣品的價(jià)態(tài)，CV和EIS分析了樣品嵌鋰脫鋰行為，充放電測(cè)試考察了樣品的大倍率條件下的比容量和循環(huán)性能。
　　 氧缺陷結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰/碳復(fù)合材料的合成工藝為:氬氣氣氛、反應(yīng)溫度750℃，反應(yīng)時(shí)間10 h，鈦鋰摩爾比為0.85，含碳量為10％。所得Li4Ti5O12-x/C為尖晶石型鈦酸鋰、屬于空間群Fd-3m、粒徑100～200 nm且分布均勻。材料在1C、2C、5C、10C和20 C

3、倍率下放電比容量分別為166.2、165.1、163.7、154.8和140.2 mAh·g-1。10C倍率循環(huán)，100次和500次后容量保持率分別為99.7％和90.3％。與空氣氣氛合成的Li4Ti5O12相比，除了表面碳包覆和納米粒子的作用外，主要是惰性氣氛下形成的Ti3+和氧缺陷提高了晶體內(nèi)部原子的無序化程度，形成Ti3+-O-Ti4+的離子鍵，提高了電子電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散系數(shù)，降低了電極極化和電荷轉(zhuǎn)移電阻，具有較好的倍率性能和循環(huán)