鈦酸鋰負(fù)極材料的制備、結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能.pdf

1、鋰離子二次電池具有較高的能量密度，使其成為最有前景的動(dòng)力電池，并應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)及其他便攜式儲(chǔ)能設(shè)備。對(duì)于鋰離子電池的發(fā)展，提高負(fù)極材料的安全性和電化學(xué)性能成為了重要的挑戰(zhàn)。Li4Ti5O12具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、適中的電勢(shì)(1.5 Vvs.Li/Li+)以及出色的循環(huán)性能，被認(rèn)為是最具有希望替代商業(yè)石墨負(fù)極的材料。然而Li4Ti5O12本身同時(shí)也具有明顯的缺點(diǎn)，它的導(dǎo)電性比較差(10-13 S·cm-1)，這就制約了鈦酸鋰

2、在大倍率下的性能。
　　本文依據(jù)第一性原理的計(jì)算，對(duì)尖晶石Li4Ti5O12的熱力學(xué)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)、嵌鋰動(dòng)力學(xué)以及表面形態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。同時(shí)實(shí)驗(yàn)方面分別采用了固相法和溶劑熱法合成了純相的Li4Ti5O12，并且研究了合成條件對(duì)產(chǎn)物的影響。固相法中以B-TiO2的前驅(qū)體為T(mén)i源的樣品LTO-S-4棒狀Li4Ti5O12的倍率性能相對(duì)最高，10C下充放電比容量能夠達(dá)到189.1 mAh·g-1。溶劑熱法中以乙醇為溶劑的樣品LTO

3、-L-1的性能相對(duì)最好，0.5C下的循環(huán)比容量達(dá)到220 mAh· g-1。對(duì)NaLiTi3O7和Li4Ti5O12的鋰離子遷移勢(shì)壘和擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算，表明NaLiTi3O7可以為L(zhǎng)i4Ti5O12提供鋰離子的高速通道并優(yōu)化Li4Ti5O12的晶體結(jié)構(gòu)，從而提高電化學(xué)性能。采用溶劑熱法成功的合成出Li4Ti5O12-NaLiTi3O7復(fù)合材料，相比純相Li4Ti5O12，Li4Ti5O12-NaLiTi3O7復(fù)合材料的電化學(xué)性能有了顯著的