靜電紡絲法制備高性能鋰離子電池負(fù)極材料的研究.pdf

1、尖晶石型Li4Ti5O12結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，作為鋰離子電池的負(fù)極材料，在充放電過(guò)程中，體積幾乎不發(fā)生變化，因而被稱(chēng)為“零應(yīng)變材料”，具有良好的循環(huán)性能，可逆容量保持穩(wěn)定。其主要缺點(diǎn)在于Li+擴(kuò)散率低與電子導(dǎo)電能力差，純Li4Ti5O12的電導(dǎo)率σ小于10-13S/cm，導(dǎo)致倍率性能差。一般來(lái)說(shuō)Li4Ti5O12粒子大小控制在納米級(jí)別，可以縮短Li+擴(kuò)散路徑，從而提高Li+擴(kuò)散率。Mg2+摻入Li4Ti5O12可得Li4-xMgxTi5O12，引

2、入空位，提高材料本征導(dǎo)電性。
　　 采用靜電紡絲法制備出不同濃度的Mg摻雜鈦酸鋰的Li4-xMgxTi5O12(0≤x≤0.5)納米纖維膜。利用X射線(xiàn)衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電導(dǎo)率測(cè)試儀等手段對(duì)不同Mg摻雜濃度鈦酸鋰納米纖維膜的晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)成分及表面形貌分別進(jìn)行了研究。通過(guò)XRD分析知道納米纖維膜有明顯的Li4Ti5O12晶體的衍射峰，說(shuō)明750℃退火后主要成分是尖晶石型的Li4-xMgxTi5O12納米纖維

3、，Mg成功摻入鈦酸鋰。掃描電鏡表征表面形貌發(fā)現(xiàn)，纖維分布連續(xù)，單根纖維長(zhǎng)度可達(dá)十幾厘米，納米纖維直徑較小，尺寸在100-200nm左右，可以明顯觀察到Li4-xMgxTi5O12晶粒，顆粒沿著纖維均勻分布，納米纖維膜具有較大的比表面積且孔隙率大。電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果表面，隨著Mg的摻雜濃度越大，納米纖維膜的電導(dǎo)率由1O-13S/cm增長(zhǎng)達(dá)到10-2S/cm。說(shuō)明Mg摻雜鈦酸鋰的Li4-xMgxTi5O12納米纖維膜維持了鈦酸鋰的“零應(yīng)變”特性

4、，且相比于鈦酸鋰，材料的電導(dǎo)率增加，從而作為鋰離子電池的負(fù)極材料，電化學(xué)性能將會(huì)顯著提高。
　　 由于ZnO薄膜電子電導(dǎo)率低，作為鋰離子電池的負(fù)極材料，在脫嵌鋰的過(guò)程中體積效應(yīng)較大，因而電化學(xué)性能較差。納米結(jié)構(gòu)的ZnO能夠給Li+和電子提供更大的接觸面積和更短的傳輸路徑，減小負(fù)極材料的粒徑、改變形貌以及與其它導(dǎo)電物質(zhì)的復(fù)合，都可以提高其應(yīng)用為鋰離子電池負(fù)極的電化學(xué)性能。
　　 采用靜電紡絲法技術(shù)結(jié)合低溫水熱法，在電紡Zn