鋰離子電池鈦酸鋰材料的研究.pdf

1、鋰離子電池是90年代后投放市場的新一代綠色環(huán)保電池，它因為電壓高、自放電率低、體積小、重量輕、無記憶效應等獨特性能被廣泛應用于便攜式電器以及電動自行車中。目前商品化的鋰離子電池廣泛采用的負極材料是石墨類碳材料，但由于碳/石墨第一次充放電時，會在碳表面形成鈍化膜，造成容量損失；而且碳的電極電位與鋰的電位很接近，當電池過充電時，金屬鋰可能在碳電極表面析出，形成枝晶而引發(fā)安全性問題。而Li4Ti5O12作為鋰離子電池負極材料在充放電時結(jié)構(gòu)幾乎

2、不發(fā)生變化被稱為“零應變”材料，具有非常優(yōu)越的循環(huán)性能。鈦酸鋰具有原料來源廣泛、價格低廉、熱穩(wěn)定性好、比能量高、循環(huán)性能好、安全性能突出等特點。其理論容量為175mAh/g，工作電壓為1.5 V左右，是很具潛力的負極材料之一。
　　 本文采用溶膠-凝膠法，以草酸和檸檬酸為調(diào)節(jié)劑，制備出了尖晶石Li4Ti5O12，研究了調(diào)節(jié)劑與鈦酸丁酯的比例和燒結(jié)時間對產(chǎn)物電化學性能的影響。結(jié)果表明當調(diào)節(jié)劑草酸與鈦酸丁酯的摩爾比為1.0時，在80

3、0℃燒結(jié)20h的產(chǎn)物粒度為400nm左右，在0.1C倍率下，首次放電比容量為145.9 mAh/g，30次循環(huán)后放電比容量為125.8mAh/g。當調(diào)節(jié)劑檸檬酸與鈦酸丁酯的摩爾比為0.5時，在850℃燒結(jié)24h的產(chǎn)物粒度為450nm左右，在0.1C倍率下，首次放電比容量為144.5 mAh/g，30次循環(huán)后放電比容量為125.9mAh/g。
　　 本文采用了液相水熱法制備出了Li4Ti5O12材料，并采用XRD、SEM等手段對材

4、料進行表征，測試了材料的電化學性能。結(jié)果表明，以氫氧化鋰為鋰源在700℃下鍛燒10 h制得的樣品表現(xiàn)出較好的電化學性能，0.1C的倍率下首次放電比容量為115.4mAh/g，20次循環(huán)后放電比容量為101 mAh/g。
　　 本文對材料進行了摻雜金屬鉬的研究，實驗結(jié)果表明，摻雜產(chǎn)物的主要成分為反應新生成的化合物NaLiTi3O7和Li2MoO4以及未反應完全的Na2MoO4，當鉬酸鈉和醋酸鋰的摩爾比為1:3和0.6∶3.4/3時