Dy等金屬元素?fù)诫s鈦酸鋰(Li4Ti5O12)的制備及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代科技的不斷革新，人們對鋰離子電池安全性能的要求越來越高，傳統(tǒng)商業(yè)化的鋰離子電池大都以碳材料做負(fù)極，但是碳負(fù)極電極電勢較低接近金屬鋰，因此大電流充電情況下在碳負(fù)極材料表面易生成“枝晶”，從而引發(fā)安全問題。本論文研究了Li4Ti5O12負(fù)極材料的制備及性能上的改進(jìn)方法。使用XRD、FTIR、SEM、充放電測試系統(tǒng)、EIS以及CV等表征測試手段分析合成材料的形貌和電化學(xué)性能。
　　實驗內(nèi)容如下:
　　1.采用溶膠凝膠和高溫

2、固相相結(jié)合的實驗方法，成功合成了Li4Ti5O12（尖晶石結(jié)構(gòu)）負(fù)極材料，該實驗中，我們系統(tǒng)研究了鋰和鈦的原子比對Li4Ti5O12材料性能的影響。并利用XRD、SEM、EIS以及充放電測試等分析手段對Li4Ti5O12結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能進(jìn)行研究。電化學(xué)測試結(jié)果表明，當(dāng)Li和Ti的原子比為0.8∶1時材料具有最好的電化學(xué)性能，0.2C倍率下首次放電比容量可達(dá)160mAhg-1，循環(huán)20圈放電比容量仍能保持在78.1％。
　　2.采用

3、溶膠凝膠和高溫固相相結(jié)合的方法，首次合成了Dy摻雜Li4Ti5O12材料，深入的探究了Dy摻雜對Li4Ti5O12電化學(xué)性能的影響。并利用XRD、EIS、CV、SEM、充放電等分析測試手段，研究合成材料的晶體結(jié)構(gòu)、形貌以及電化學(xué)性能。通過XRD衍射圖譜不僅有力的證明合成晶體材料是Li4Ti5O12，而且還證明Dy摻雜導(dǎo)致Li2Ti4O9的形成，SEM圖顯示當(dāng)Dy∶Ti為0.06∶4.44時大顆粒子表面存在一些較小的顆粒。電化學(xué)測試表明L

4、i4Ti4.44Dy0.6O12材料在0.5C倍率下循環(huán)20圈仍有極高的放電比容量(145 mAhg-1)，這遠(yuǎn)高于純樣品Li4Ti5O12(104 mAh g-1)和Li4Ti4.8Dy0.2O12(101 mAh g-1)。
　　3.采用溶膠凝膠和高溫固相相結(jié)合的實驗方法，成功的合成了尖晶石結(jié)構(gòu)的Li4Ti5O12/SnCl4復(fù)合材料，該實驗中，系統(tǒng)研究了Ti與Sn的原子比對Li4Ti5O12材料性能的影響。并利用XRD、SE

5、M、CV、EIS以及充放電測試等分析手段對Li4Ti5O12/SnCl4復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能進(jìn)行研究。電化學(xué)測試結(jié)果表明，當(dāng)Ti∶Sn為4.6∶0.4時復(fù)合材料具有最好的電化學(xué)性能，0.2C倍率下首次放電比容量可達(dá)194mAhg-1，循環(huán)20圈放電比容量仍能保持在81.1％，這明顯高于用同樣方法合成的純Li4Ti5O12材料。
　　4.采用高溫固相合成實驗方法，制備了不同類型的鋰鐵氧化物，在該實驗中，系統(tǒng)研究了Fe和Ti的原子