提高AC-Li4Ti5O12混合超級電容器比容量和倍率性能的研究.pdf

1、AC/Li4Ti5O12混合超級電容器具有比雙電層電容器更高的比容量和能量密度，比鋰離子電池更高的功率密度，可以更好地滿足實(shí)際應(yīng)用中負(fù)載對電源系統(tǒng)能量密度和功率密度的整體要求，但是該體系的比容量和倍率性能仍然分別被AC和Li4Ti5O12所限制。因此本文從正負(fù)極兩方面入手，分別對提高AC/Li4Ti5O12混合超級電容器的比容量和倍率性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴采用球磨方法制備了LiFePO4·AC復(fù)合物，系

2、統(tǒng)考察LiFePO4的加入量對AC/Li4Ti5O12混合超級電容器性能的影響。掃描電鏡(SEM)測試發(fā)現(xiàn)LiFePO4和AC的粒徑在高能球磨產(chǎn)生的機(jī)械力作用下均不同程度地變小，同時(shí)LiFePO4顆粒與AC顆粒緊密結(jié)合在一起。LiFePO4-AC/Li4Ti5O12混合鋰離子電池電容器兼具混合超級電容器和鋰離子電池的儲能特點(diǎn)。LFP30-AC70/Li4Ti5O12在0.5 A·g-1時(shí)比容量比AC/Li4Ti5O12高42％，并具有和

3、AC/Li4Ti5O12相同的比功率。在充放電電流為1.0 A·g-1時(shí)500次循環(huán)后，LFP80-AC20/Li4Ti5O12和LFP30-AC70/Li4Ti5O12比容量比AC/Li4Ti5O12分別高53%和33%。因此，LiFePO4加入正極后，提高了AC/Li4Ti5O12混合超級電容器的比容量，并保持了其固有的高功率和長壽命特點(diǎn)。
　　 ⑵采用液相法制備了Li4Ti5O12-KB和Li4Ti5O12-KB-MWCN

4、Ts。透射電鏡(TEM)表征顯示兩種復(fù)合物中Li4Ti5O12粒徑為40～60 nm。Li4Ti5O12-KB電極和Li4T15O12-KB-MWCNTs電極在充放電倍率為0.1C、20C和30C時(shí)放電比容量分別為156.9、109.5、92.9 mAh·g-1和157.4、133，0、105.0 mAh·g-1。經(jīng)恒流充放電測試證明，Li4Ti5O12具有不對稱的嵌鋰和脫鋰特征。Li4Ti5O12-KB電極在SC和10C各循環(huán)100次

5、后，容量保持率分別為94.3%和92.9%；Li4Ti5O12-KB-MWCNTs電極相應(yīng)的容量保持率分別為96.3%和92.7%。由于導(dǎo)電劑的加入，既提高了電子導(dǎo)電性，又減小了Li4Ti5O12的粒徑，因此兩種復(fù)合物具有比商業(yè)化Li4Ti5O12更好的倍率性能。而KB和MWCNTs形成了導(dǎo)電性更高的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以Li4Ti5O12-KB-MWCNTs具有比Li4Ti5O12-KB更好的倍率性能。因此Li4Ti5O12-KB-M