水系鋰離子電池負(fù)極材料LiTi2(PO4)3的制備及性能研究.pdf

1、水系鋰離子電池具有價(jià)格低廉，清潔環(huán)保，安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，理論上具有廣泛的應(yīng)用前景，成為具有開(kāi)發(fā)和應(yīng)用潛力的新型儲(chǔ)能器件。負(fù)極材料是水系鋰離子電池的關(guān)鍵材料之一。近年來(lái)，具有 NASICON結(jié)構(gòu)的 LiTi2(PO4)3引起了人們的關(guān)注。LiTi2(PO4)3具有適宜的電極電位和較好的電化學(xué)可逆性，且其合成原料在地球上儲(chǔ)存豐度大、環(huán)境友好，是水系鋰離子電池較適宜的負(fù)極候選材料。但是 LiTi2(PO4)3低的本征電導(dǎo)率嚴(yán)重的影響了材料的電

2、化學(xué)性能，限制了材料的實(shí)際應(yīng)用。
　　本文以提高LiTi2(PO4)3電極材料的電化學(xué)性能為主要目的,采用高溫固相法和溶膠凝膠法制備了LiTi2(PO4)3和LiTi2(PO4)3/C復(fù)合材料，并對(duì)高溫固相法制得的LiTi2(PO4)3/C復(fù)合材料進(jìn)行不同球磨時(shí)間的優(yōu)化。對(duì)溶膠凝膠法制備材料采用不同碳源分散方式，并進(jìn)行不同碳含量的包覆修飾。利用X射線衍射、掃描電鏡和透射電鏡技術(shù)對(duì)合成產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌進(jìn)行了表征和分析，通過(guò)循

3、環(huán)伏安(CV)、電化學(xué)阻抗譜(EIS)和恒流充放電測(cè)試對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試和分析。研究了顆粒大小、球磨時(shí)間、除水方式、及碳包覆量對(duì) LiTi2(PO4)3負(fù)極材料的電化學(xué)性能影響。球磨時(shí)間對(duì)固相法合成 LiTi2(PO4)3/C電化學(xué)性能的影響：以碳酸鋰、四異丙氧基鈦、檸檬酸、磷酸氫二銨、雙氧水、氨水等為原料合成并對(duì)其進(jìn)行碳包覆得到LiTi2(PO4)3/C，并對(duì)其進(jìn)行不同時(shí)間的球磨優(yōu)化。研究結(jié)果表明：球磨10h復(fù)合物電極具有更

4、優(yōu)秀充放容量及更高的容量保持率，其中球磨10h的 LiTi2(PO4)3在4C倍率下充放電首次充放電容量分別為130mAh/g和123mAh/g，放電效率為94.65％，循環(huán)12次后充放電容量分別為109mAh/g和98mAh/g，放電效率為89.9%。不同碳源分散方式及碳包覆量對(duì) LiTi2(PO4)3/C電化學(xué)性能的影響：碳源以旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)分散方式、碳包覆量為3.6%左右時(shí)的LiTi2(PO4)3/C電極電化學(xué)性能最好，充放電循環(huán)200