納米Li4Ti5O12-石墨烯復(fù)合材料的制備研究.pdf

1、尖晶石型鈦酸鋰是一種性能穩(wěn)定的新型鋰離子電池負(fù)極材料，可以廣泛應(yīng)用在鋰離子電池中，也是近年來科研工作者努力研究的熱點(diǎn)之一。尖晶石型鈦酸鋰具有零應(yīng)變、循環(huán)穩(wěn)定性較好、充放電平臺(tái)較平穩(wěn)等突出特點(diǎn)和優(yōu)異性能，具備極其廣闊的應(yīng)用前景和極大的發(fā)展?jié)摿?。然而，由于鈦酸鋰具有?dǎo)電率偏低、倍率性較差的特點(diǎn)，從而也制約了鈦酸鋰的大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。因此，改善鈦酸鋰的導(dǎo)電性及提高鈦酸鋰的倍率性能，成為了能否快速推進(jìn)其實(shí)用化進(jìn)程的關(guān)鍵。石墨烯擁有優(yōu)良的導(dǎo)電性、

2、力學(xué)性能，模量很高，比表面積也非常大，如果將其摻雜到鋰離子電池的負(fù)極當(dāng)中，制備鋰離子電池負(fù)極材料，其發(fā)展前景極為可觀。
　　本文將石墨烯與鈦酸鋰進(jìn)行混合摻雜得到一種復(fù)合材料，深入研究了碳包覆對鈦酸鋰多方面性能（理化性能、電化學(xué)性能）的影響，進(jìn)一步探索了在鋰離子電池負(fù)極材料中摻雜實(shí)驗(yàn)以求得獲得Li4Ti5O12/Graphene復(fù)合材料的可行性。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）采用“原位法”工藝合成了納米Li4Ti5O12/Gr

3、aphene復(fù)合材料，并對工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，討論了反應(yīng)物原料配比、反應(yīng)條件等對材料形貌、電化學(xué)性能等的影響。優(yōu)化的結(jié)果表明：2g鈦酸鋰摻雜50 mg石墨烯，并在N2下于600℃熱處理8 h，所得材料的性能最為優(yōu)異。
　?。?）對納米Li4Ti5O12/Graphene復(fù)合材料進(jìn)行表征。通過TG-DTA的分析研究，推斷出了Li4Ti5O12/Graphene的反應(yīng)機(jī)理；通過XRD分析研究，得出了石墨烯的摻雜對Li4Ti5O12的結(jié)

4、構(gòu)及結(jié)晶度的影響規(guī)律；通過SEM、TEM圖像觀察，對合成樣品的形貌和成分進(jìn)行了一系列表征和分析。
　?。?）對納米Li4Ti5O12/Graphene復(fù)合材料的電化學(xué)測試。通過室溫恒流充放電測試、循環(huán)伏安測試、交流阻抗測試，優(yōu)化了Li4Ti5O12/Graphene具有良好電化學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)方案。結(jié)果表明：最優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案下所得產(chǎn)品在0.5C倍率下首次放電容量高達(dá)156.1 mAh/g，在0.5 C倍率下經(jīng)過100次充放電循環(huán)，其容量