鈦酸鋰電池負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰(Li4Ti5O12)是一種穩(wěn)定性良好的材料，由于鋰離子在其中嵌入和脫出時(shí)其結(jié)構(gòu)變化很小而常被稱(chēng)為“零應(yīng)變”材料，它具有非常好的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性，因而在鋰離子電池材料方面具有很大的開(kāi)發(fā)潛力，也成為鋰離子電池負(fù)極材料一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。
　　 本論文在研究了國(guó)內(nèi)外有關(guān)Li4Ti5O12的報(bào)道后選擇了以水熱法制備鈦酸鋰，該方法操作簡(jiǎn)單，成本低。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中利用TG-DSC、XRD、SEM等分析手段確定Li4Ti5O1

2、2的合成工藝、分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn);利用伏安循環(huán)測(cè)試、恒流充放電測(cè)試等手段檢測(cè)所制備Li4Ti5O12的電化學(xué)性能，并研究Zn離子摻雜和聚吡咯導(dǎo)電高分子表面包覆對(duì)Li4Ti5O12電化學(xué)性能的影響。
　　 本論文中采用水熱法結(jié)合熱處理制備Li4Ti5O12的較好的制備工藝為:以鈦酸丁酯和LiOH·H2O為原料，在180℃下水熱反應(yīng)24h，然后將產(chǎn)物在馬弗爐中經(jīng)過(guò)600℃熱處理10h得到最終樣品。結(jié)果表明:所制備的Li4Ti5O12具有

3、較大的比表面積，為54.1m2/g，在0.1C充放電循環(huán)時(shí)的首次放電容量可以達(dá)到175.4mAh/g，其經(jīng)過(guò)40次循環(huán)之后的放電容量為169.2mAh/g，容量保持率為96.7％，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 以同樣的方法，在本論文中制備出了Zn2+摻雜的Li4Ti5O12，經(jīng)過(guò)測(cè)試分析確定最終的摻雜產(chǎn)物為L(zhǎng)i3.95Zn0.05Ti5O12。從XRD測(cè)試結(jié)果看，Zn2+摻雜并未改變Li4Ti5O12的晶體結(jié)構(gòu)，只是使衍射峰位

4、置向小角度發(fā)生偏移，從而導(dǎo)致晶面間距增大，有利于鋰離子在其中的擴(kuò)散并提高材料大倍率充放電性能。同時(shí)，不同倍率下的電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)摻雜之后的Li3.95Zn0.05Ti5O12在低倍率和高倍率下的性能都比單一相的鈦酸鋰要好很多。
　　 以吡咯單體為原料，利用原位聚合反應(yīng)和化學(xué)氧化法制備出了聚吡咯表面包覆的PPy/Li4Ti5O12復(fù)合材料，從電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果看，聚吡咯的包覆使得Li4Ti5O12在0.1C的首次放電容