改性Li4Ti5O12的共沉淀法制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰（Li4Ti5O12）是一種“零應(yīng)變”嵌鋰材料，在充放電過程中材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)性能優(yōu)異。但該材料較低的電子電導(dǎo)率和離子傳導(dǎo)率，是其在大電流密度下放電容量較低的主要原因。本文通過體相摻雜金屬離子、表面包覆金屬氧化物等方法對其電子電導(dǎo)率和離子傳導(dǎo)率進(jìn)行改善，得到了大電流密度下放電容量高的產(chǎn)物。具體內(nèi)容如下：
　　1.采用共沉淀法合成了Li4-x/3Ti5-2x/3CrxO12(x=0,0.29,0.46,0.57)

2、分級微米球，并對該材料的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究，實驗結(jié)果表明：摻雜Cr3+可提高Li4-x/3Ti5-2x/3CrxO12的電子電導(dǎo)率和離子傳導(dǎo)率，改善材料的電化學(xué)性能。當(dāng)x=0.46時，Li3.85Ti4.70Cr0.46O12在電流密度10 C下、首次放電容量為163 mAh g-1，循環(huán)200圈后，其放電容量仍能保持在152.9 mAh g-1，而同樣條件下制備的Li4Ti5O12首次放電容量為119 mAh g-1，循環(huán)20

3、0圈后，放電容量只有107 mAh g-1，且此材料在5 C的放電容量為172 mAh g-1明顯高于Li4Ti5O12的放電容量(137 mAh g-1)。
　　2.采用共沉淀法制備了Li4Ti5-xTbxO12-δ(0≤x≤0.1)。由XRD、XPS和電化學(xué)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Tb3+成功的摻入Li4Ti5O12晶格內(nèi)。當(dāng)Tb3+與Li4Ti5O12摩爾比為0.06時，Li4Ti4.94Tb0.06O12-δ材料電化學(xué)性能最佳，該樣

4、品在10 C電流密度下、首次放電容量為168.4 mAh g-1，循環(huán)500圈后，放電容量達(dá)到150 mAh g-1，而同樣條件下制備的Li4Ti5O12首次放電容量為140 mAh g-1，循環(huán)500圈后，放電容量只有123 mAh g-1。即使在大電流密度20 C時，此材料的放電容量為166.2 mAh g-1明顯高于Li4Ti5O12的放電容量(104.1 mAh g-1)。
　　3.采用共沉淀方法制備了Li4Ti5O12@

5、Er2O3分級微米球。由XRD、XPS、TEM和電化學(xué)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：除少量Er3+摻入Li4Ti5O12晶格內(nèi)，Er2O3成功的包覆在Li4Ti5O12表面。當(dāng)Er2O3包覆量為0.02時，樣品出現(xiàn)了Er2O3的特征衍射峰。該樣品在電流密度20 C時，首次放電容量為192.1 mAh g-1，循環(huán)200圈后，放電容量為154.3 mAh g-1，高于同樣條件下制備的Li4Ti5O12(首次放電容量為134.6 mAh g-1，循環(huán)200