鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰及其復(fù)合材料性能研究.pdf

1、尖晶石鈦酸鋰(Li4Ti5O12)負(fù)極材料擁有“零應(yīng)變”的嵌鋰結(jié)構(gòu)（[Li1/3Ti5/3]16dO4結(jié)構(gòu)），因而具有優(yōu)異的鋰離子脫出-嵌入可逆循環(huán)性能和高的安全性能，是一種非常有前景的高能量密度鋰離子電池電極材料。本文闡述了尖晶石鈦酸鋰的研究進(jìn)展，以檸檬酸溶膠凝膠法合成電極材料Li4Ti5O12，旨在通過細(xì)化顆粒與表面包覆相結(jié)合的途徑，改善材料的電化學(xué)性能。具體工作如下：
　　 ⑴以乙酸鋰、鈦酸四正丁酯為基本原料，檸檬酸為絡(luò)合

2、劑，采用溶膠凝膠法合成了Li4Ti5O12。利用熱重差熱分析、X射線衍射分析、掃描電鏡以及恒流充放電、循環(huán)伏安等技術(shù)手段，討論了800℃下，不同燒結(jié)時間對材料性能的影響。結(jié)果表明:800℃煅燒12h得到的材料，顆粒分布最均勻，粒徑分布在100～200nm，且電化學(xué)性能最佳。
　　 ⑵在合成純樣的研究基礎(chǔ)上，以Li4Ti5O12、Ni(NO3)2·6H2O和NH4HCO3為原料，采用化學(xué)沉積與熱分解相結(jié)合法制備了Li4Ti5O12

3、/NiO復(fù)合材料。并對其進(jìn)行了物相結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能研究。結(jié)果表明，Li4Ti5O12/NiO(5％)復(fù)合材料的性能最佳。在2.5～0.1V的電壓范圍和30mA/g的電流密度下，30次循環(huán)后，Li4Ti5O12/NiO(5％)復(fù)合材料的放電比容量為228.3mAh/g，比Li4Ti5O12提高了23.8mAh/g; Li4Ti5O12/NiO(5％)復(fù)合材料中的NiO并沒有阻礙電極反應(yīng)中鋰離子的遷移，且提高了Li4Ti5O12電極材

4、料的電導(dǎo)率，降低了電極的極化。
　　 ⑶采用氮?dú)鈿夥障赂邷仂褵龣幟仕崆膀?qū)體再于低溫空氣中熱處理的改進(jìn)檸檬酸法制備了不同碳含量包覆的Li4Ti5O12/C納米復(fù)合材料。結(jié)果表明:檸檬酸原位裂解的碳和不同程度的低溫?zé)崽幚韺i4Ti5O12顆粒的結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能具有顯著的影響。其中低溫?zé)崽幚砗蟮奶己繛?.6wt％的Li4Ti5O12/C復(fù)合材料具有最佳的電化學(xué)性能，在5C和10C倍率下，30次循環(huán)后仍保持1C倍率下容量的86