高倍率Li4Ti5O12負(fù)極材料的制備及碳包覆研究.pdf

1、鋰離子電池因具有高的能量密度、長(zhǎng)的循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn),在電動(dòng)汽車和電網(wǎng)儲(chǔ)能上被用作能源存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換器件,顯示出廣闊的應(yīng)用前景。但是,鋰離子電池的這種大規(guī)模的應(yīng)用對(duì)其功率密度和安全性提出了更高的要求,現(xiàn)階段以石墨為主的負(fù)極材料很難滿足這種需求。因此,科研工作者們積極開發(fā)新的負(fù)極材料,其中鈦酸鋰材料因其高的安全性和長(zhǎng)的循環(huán)壽命成為取代石墨的最好選擇。本碩士論文主要針對(duì)鈦酸鋰及復(fù)合材料的合成和制備進(jìn)行了研究,以改善其電化學(xué)性能。
　　論文的第

2、一章回顧了鋰離子電池的發(fā)展歷史,介紹了鋰離子電池的結(jié)構(gòu)、工作原理和常見的電極材料,重點(diǎn)概述了鈦酸鋰材料的研究進(jìn)展,提出了本論文的選題意義。
　　在第二章中,主要介紹了材料合成過程中使用到的藥品和儀器,并對(duì)材料形貌和結(jié)構(gòu)表征設(shè)備、扣式電池的組裝流程及電化學(xué)性能測(cè)試方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。
　　在第三章中,通過一個(gè)碳的預(yù)包覆過程后,原位固相反應(yīng)合成了均勻形貌的Li4Ti5O12/石墨烯復(fù)合電極材料。它的微觀結(jié)構(gòu)與性能與同樣方法合成

3、的未經(jīng)預(yù)包覆過程的Li4Ti5O12/石墨烯復(fù)合材料作了對(duì)比,結(jié)果表明碳包覆不僅能有效限制鈦酸鋰顆粒的團(tuán)聚,而且促進(jìn)了鈦酸鋰顆粒和石墨烯片層間的結(jié)合。新方法合成的鈦酸鋰/石墨烯復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的倍率性能和低溫性能:在120C下放電的容量仍有136mAh/g;在-10oC和-20oC下進(jìn)行充放電循環(huán)時(shí)的可逆容量分別為149和102 mAh/g。
　　在第四章中,作者深入研究了碳的形貌和結(jié)構(gòu)對(duì)碳包覆的鈦酸鋰材料電化學(xué)性能的影響。通過

4、相似的固相反應(yīng)法,在不同的階段進(jìn)行碳包覆,獲得了三種具有不同形貌和結(jié)構(gòu)的碳的碳包覆Li4Ti5O12復(fù)合材料,并運(yùn)用電子顯微鏡和拉曼光譜等對(duì)碳的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征,詳細(xì)考察了不同類型的碳層對(duì)復(fù)合材料的儲(chǔ)鋰能力和倍率性能的影響。結(jié)果表明:多孔的均勻碳層既促進(jìn)了電子傳導(dǎo)又有利于鋰離子的快速擴(kuò)散,因此相應(yīng)的復(fù)合材料具有極好的電化學(xué)性能。在0.2C下的首次可逆容量為171 mAh/g,30C下循環(huán)的可逆容量仍有82mAh/g;在5C的電流下充