高性能鉀離子電池負(fù)極材料Li4Ti5O12的制備與改性研究.pdf

1、在鋰離子電池負(fù)極材料中，尖晶石型結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰在充放電過(guò)程中鋰離子的脫出與嵌入幾乎不會(huì)影響材料的晶體結(jié)構(gòu)，被稱為“零應(yīng)變”電極材料，其具有庫(kù)侖效率高、放電平臺(tái)平穩(wěn)、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。本文利用水熱法與離子熱法合成前驅(qū)體，再高溫?zé)崽幚碇苽滗囯x子電池負(fù)極材料Li4Ti5O12。在水熱法與離子熱法中，以蒸餾水和醇胺類離子液體二乙醇胺乙酸鹽為反應(yīng)介質(zhì)，考察了前驅(qū)體反應(yīng)時(shí)間、溫度、高溫處理等因素對(duì)制備Li4Ti5O12負(fù)極材料及其電化學(xué)性能的影響，并考

2、察了碳包覆工藝方法與碳包覆改性對(duì)其材料性能的作用。利用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、恒流充放電測(cè)試系統(tǒng)、交流阻抗測(cè)試(EIS)對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、形貌以及材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試和表征。
　　 水熱法制備Li4Ti5O12結(jié)果表明:以Ti(OC4H9)4、CH3COOLi·2H2O為原料，經(jīng)高壓反應(yīng)釜制得的前驅(qū)體為鈦鋰氧化物L(fēng)iTiO2，再經(jīng)800℃煅燒6h后的產(chǎn)物同樣為純相尖晶石型結(jié)構(gòu)的Li4Ti5O12負(fù)極材料

3、，且顆粒分散均勻，粒徑約為600nm，其放電比容量在0.1C、1C和5C倍率下分別為:158.7mA·h·g-1，144.9mA·h·g-1和109.3mA·h·g-1，20次循環(huán)后容量保持率分別為94.7％、91.1％和78.1％。
　　 離子熱法制備Li4Ti5O12結(jié)果表明:以Ti(OC4H9)4、CH3COOLi·2H2O為原料，醇胺類離子液體二乙醇胺乙酸鹽為反應(yīng)介質(zhì)制備前驅(qū)體，再高溫處理制備出尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)的Li4T

4、i5O12負(fù)極材料;產(chǎn)物經(jīng)過(guò)700℃下熱處理12h后的顆粒呈現(xiàn)一定分散，且有小原生顆粒生成，平均粒徑約為300nm，使得材料具有較高的比表面積，縮短了鋰離子在電極活性物質(zhì)表面擴(kuò)散路徑，提高了材料的電化學(xué)性能，0.1C首次放電比容量為162.8mA·h·g-1，20次循環(huán)測(cè)試后容量衰減不明顯。
　　 將水熱法與離子熱法所制備出的樣品進(jìn)行碳包覆，均成功制得了尖晶石型結(jié)構(gòu)的Li4Ti5O12/C復(fù)合材料，且兩種Li4Ti5O12/C復(fù)