水溶液電池負(fù)極材料LiTi2(PO4)3-C的合成及其性能研究.pdf

1、水溶液電池以其高安全性、高離子導(dǎo)電性、容易制備及成本低廉環(huán)境友好等廣泛引起了人們的注意。但就水系鋰離子電池的電極材料而言必須是在水中具有一定穩(wěn)定性的嵌鋰材料。對(duì)于負(fù)極材料而言具有NASICON結(jié)構(gòu)的LiTi2(PO4)3鋰離子電池負(fù)極材料本身具高的離子電導(dǎo)率，穩(wěn)定的電化學(xué)性質(zhì)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氫電極為-0.5V，剛好在中性環(huán)境下水的電化學(xué)穩(wěn)定窗口范圍內(nèi)（1.5V—-0.5V），完全符合水系鋰離子電池的負(fù)極活性物質(zhì)要求。
　　本文主要是用高溫

2、固相法制備水系鋰離子電池負(fù)極材料LiTi2(PO4)3，并添加一定量的葡萄糖制備碳包覆的LiTi2(PO4)3/C復(fù)合材料。用XRD、激光粒徑分布測(cè)試（LPSD）、差熱-熱重分析(DTA-TGA)等表征手段對(duì)材料進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)分析；并采用恒流充放電、循環(huán)伏安（CV）等技術(shù)測(cè)試其電化學(xué)性能。
　　本文選取不同溫度，不同保溫時(shí)間制備出 LiTi2(PO4)3，最后再添加一定量的葡萄糖進(jìn)行碳包覆。最佳的燒結(jié)條件是350℃保溫2h，950℃

3、下保溫12h制備LiTi2(PO4)3，再加入20％的葡萄糖在650℃下制備LiTi2(PO4)3/C復(fù)合材料。在有機(jī)體系中，分別以0.3C、0.6C、1.2C、2.5C、5C、8C、10C的電流密度對(duì)LiTi2(PO4)3/C進(jìn)行恒電流充放電測(cè)試，以0.3C充放電時(shí)首次充放電容量為142.7mAh/g，50周循環(huán)容量保持率為97％，當(dāng)以5C充放電時(shí)，50周循環(huán)容量保持率為90.17％。以不同的葡萄糖含量合成LiTi2(PO4)3/C復(fù)

4、合材料，通過(guò)0.3C的恒電流充放電測(cè)試得出最佳的參葡萄糖比例為20％，實(shí)際測(cè)得的含碳量為3.83%，此時(shí)的粒徑大小為14.29um。最后選擇LiTi2(PO4)3／C丨Li2SO4，(2mol/L)丨LiFePO4/C,LiTi2(PO4)3/C丨Li2SO4，(2mol/L,PH=6)丨LiCoO2這兩種體系在水溶液中測(cè)試LiTi2(PO4)3/C電化學(xué)性能。分別以0.5C、1C、2C、5C進(jìn)行充放電測(cè)試，結(jié)果顯示LiTi2(PO4)

5、3/C在水系電解液中具有較好的電化學(xué)性能。
　　以同樣的方法制備出水系鈉離子電池負(fù)極材料 NaTi2(PO4)3/C，組裝NaCoO2丨(Na2SO4,2mol/L)|NaTi2(PO4)3/C電池體系，在不同電流密度對(duì)電池進(jìn)行充放電測(cè)試時(shí)，100周循環(huán)之后容量保持率仍大于80％。
　　無(wú)論是鋰離子水溶液電池還是鈉離子水溶液電池，負(fù)極材料 LiTi2(PO4)3/C/NaTi2(PO4)3/C都具有相當(dāng)好的電化學(xué)性能。但總體