BaLi2Ti6O14的合成及儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、最近，BaLi2Ti6O14因具有穩(wěn)定的充放電平臺(tái)、能量密度高、成本低廉和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)被看作是很有發(fā)展前景的鋰離子電池負(fù)極材料。本文對(duì)BaLi2Ti6O14展開(kāi)了深入細(xì)致的研究。首先采用傳統(tǒng)的固相法合成鋰離子電池負(fù)極材料BaLi2Ti6O14，分析其電化學(xué)性能，儲(chǔ)能機(jī)制和嵌/脫鋰動(dòng)力學(xué)過(guò)程，并進(jìn)一步探究表面包覆和離子摻雜對(duì)其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。具體內(nèi)容如下：
　　首先，確定BaLi2Ti6O14的最佳合成溫度。從XRD和

2、SEM分析得知當(dāng)合成溫度為950℃時(shí)可得到純相BaLi2Ti6O14，并且顆粒表現(xiàn)出良好的晶體特性。對(duì)比電化學(xué)測(cè)試結(jié)果可知950℃下合成的BaLi2Ti6O14具有最好的電化學(xué)性能。當(dāng)電流密度為50mA g-1時(shí)，首圈可逆容量為145.7mAh g-1，50周循環(huán)后容量保持率為94.51％。當(dāng)電流密度升到300mA g-1時(shí)，容量仍高達(dá)118mAh g-1。
　　其次，計(jì)算BaLi2Ti6O14中 Li+的擴(kuò)散系數(shù)。本章采用CV，

3、in-situ EIS和GITT三種方法計(jì)算Li+在 BaLi2Ti6O14中嵌入和脫出的擴(kuò)散系數(shù)。結(jié)果表明，CV測(cè)出的Li+的擴(kuò)散系數(shù)為10-13～10-12cm2 s-1，由in-situ EIS和GITT測(cè)出的Li+擴(kuò)散系數(shù)基本上介于10-14～10-12cm2 s-1和10-14～10-11cm2 s-1范圍內(nèi)。此外，in-situ XRD測(cè)試結(jié)果表明BaLi2Ti6O14在高倍率下的結(jié)構(gòu)變化同樣具有高度可逆性。
　　再次

4、，通過(guò)表面包覆不同量Ag納米顆粒對(duì)BaLi2Ti6O14進(jìn)行改性。Ag顆粒在BaLi2Ti6O14脫嵌鋰過(guò)程中能有效提高BaLi2Ti6O14顆粒之間的導(dǎo)電性并減小電極極化。當(dāng)包覆的Ag量為6wt.%時(shí)，BaLi2Ti6O14在1C時(shí)具有最高的首圈可逆容量160.0mAh g-1。此外，其亦表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能，在電流密度為2C，3C，4C和5C時(shí)容量高達(dá)147.5，139.7，132.6和126.7mAh g-1。
　　最后，通

5、過(guò)鋰位摻雜對(duì)BaLi2Ti6O14進(jìn)行改性。微量Mg2+摻雜可使BaLi2Ti6O14的儲(chǔ)鋰能力大大增強(qiáng)，當(dāng)電流密度為2C和4C時(shí)，可提供的容量分別為129.3和115.2mAh g-1。在電流密度為5C時(shí)可提供111.7mAh g-1的容量，甚至在循環(huán)200周后仍可保持80.7%的容量。BaLi1.9Mg0.1Ti6O14儲(chǔ)鋰能力增強(qiáng)源于Mg2+的存在使電子/離子電導(dǎo)率增大、電荷轉(zhuǎn)移電阻降低。此外，in-situ XRD結(jié)果表明BaL