高温固相法制备Li4Ti5O12负极材料及电化学性能研究

固相法制备Li4Ti5O12中,受扩散控制,煅烧温度和煅烧时间对产物性能有显著影响。着重探讨两者对Li4Ti5O12材料电化学性能的影响,找出最佳的反应条件。利用XRD、SEM、恒流充放电、电化学阻抗(EIS)、循环伏安(CV)等分析方法研究了材料的结构、形貌和电化学性能。结果表明,最佳反应条件为:煅烧温度850℃,煅烧时间16h时,可以制备出性能良好的纯相Li4Ti5O12材料。在1-2.5V进行充放电,在0.1C下,首次放电比容量达到180mAh/g,接近理论比容量,在0.2、0.5、1.0C下循环20次后,比容量几乎没有衰减,稳定在155、140、110mAh/g,表现出良好的循环性能。     

负极材料Li4Ti5O12的改性及其电化学性能的研究

以CH3COOLi·2 H2O和Ti(OC4H9)4为原料,C6H15NO3为络合剂,CH3CH2OH为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备Li4Ti5O12材料,并且复合掺杂Mg、Mn、Ni、Co四种金属。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜、电化学阻抗(EIS)分析研究了材料的结构、形貌和电化学性能。结果表明:掺杂Mn、Mg两种金属的Li4-x MgxTi5-yMnyO12材料,其中x=0.02,y=0.02时所制备的Li3.98Mg0.02Ti4.98Mn0.02O12样品,具有良好的电化学性能。在1～2.5V进行充放电,0.1C时,首次放电容量达到154.7 mAh/g。在0.2C、0.5C、1.0C下循环20次后,稳定在107.2、99.3、73.9 mAh/g。再次进行0.1C充放电时,放电比容量为110.8 mAh/g,容量保持率为75%。掺杂金属改善了Li4Ti5O12材料的导电性,提高了该材料的倍率性能以及循环性能。     

负极复合材料Li4Ti5O12-Li3VO4/C的制备及性能

采用高温固相法制备Li4 Ti5 O12-Li3 VO4/C复合材料,利用XRD、SEM和电化学性能测试,分析样品的结构、形貌和性能.复合5％的Li3 VO4和引入少量的碳,均未改变Li4 Ti5 O12的尖晶石结构,但柠檬酸高温分解产生的CO2会造成复合材料中TiO2的残留.有机碳源柠檬酸热解产生部分还原性气体,造成复合材料含有氧空位,导致晶胞参数减小.碳的引入加剧了Li4 Ti5 O12与Li3 VO4的复合,降低了复合材料的扩散阻抗,提高了导电性,使Li3 VO4在小电流充放电时提供的容量较多.在1.0～2.2 V循环,Li4 Ti5 O12-Li3 VO4/C的0.2 C、10.0 C放电比容量分别为205.1 mAh/g、105.2 mAh/g.     

碳纳米管修饰钛酸锂的制备及性能

以碳纳米管(CNT)的乙醇分散液作为碳源,制备CNT修饰钛酸锂(Li4Ti5 O12).用XRD、场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试分析材料的结构和形貌,用恒流充放电测试研究材料的电化学性能.CNT的引入,抑制了晶体颗粒在烧结过程中的长大,产物的平均粒径为200～400 nm.Li4Ti5O12/CNT的比容量较高、倍率性能较好,在1.0～2.5 V充放电,0.2C、2.0C、5.0C和10.0C放电比容量分别为169.9 mAh/g、154.7 mAh/g、136.2 mAh/g和126.3 mAh/g;1.0C循环100次的容量保持率为99.2％.     

尖晶石型Li4Ti5O12的制备与性能分析

采用高温固相法和溶胶凝胶法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12。用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料Li4Ti5O12均具有良好的尖晶石型结构,其中草酸与钛酸四丁酯物质的量比为1.0时Li4Ti5O12电化学性能最佳,以0.5C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到140.82mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在120.06mAh/g,保持率为85.26%。     

锡掺杂对尖晶石型Li4Ti5O12性能的影响

采用传统高温固相法合成了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12,研究了Sn元素掺杂对Li4Ti5O12的影响。采用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗图谱、恒流充放电测试研究了材料的晶体结构和电化学性能。结果表明:所制备的材料均具有良好的尖晶石型结构,Sn元素的掺杂有效地改善Li4Ti5O12电子导电性和循环性能,其中以ST2(nSn:nTi=1:9)为最佳,以0.5 C的倍率循环充放电,首次放电比容量可达到138.69mAh/g,50次循环后放电比容量仍保持在124.30mAh/g,容量保持率为89.62%。     

Co~(3+)掺杂对Li_4Ti_5O_(12)结构及性能的影响

以钛酸正丁酯、碳酸锂和三氧化二钴为原料,采用高能球磨辅助固相法及原位包覆技术合成了负极材料尖晶石型Li4Ti4.95Co0.05O12。通过XRD、SEM、充放电和循环伏安测试等,对材料进行分析。高能球磨辅助固相法及原位包覆技术可阻止Li4Ti5O12颗粒团聚、提升颗粒的分散度;Co3+掺杂不会改变晶体结构,但提高了材料的高倍率性能及循环稳定性。在1.0～3.0 V以2.0 C、5.0 C、10.0 C和20.0 C倍率充放电,Li4Ti4.95Co0.05O12的首次放电比容量分别为146.7 mAh/g、135.5mAh/g、113.5 mAh/g和67.2 mAh/g,经过100次循环,可逆容量基本未衰减。     

Li4Ti5O12/C材料在高功率锂离子电池中的性能

电动车和混合动力车需要高倍率放电、长寿命和安全的化学电源。采用模板技术制备Li4Ti5O12/C复合材料,测试了材料的粉末X射线衍射图谱,结果显示材料为尖晶石型结构,并用扫描电镜观察材料的微观形貌,材料颗粒粒径在1μm左右。以Li4Ti5O12/C复合材料为负极材料,正极材料采用LiFePO4,组装18650型低电压的锂离子电池。该类低电压锂离子电池具有1.8 V的电压,能够在1 C~12.5 C等倍率条件下充放电,体积比能量为98~108 Wh/L,质量比能量为44.3~48.4 Wh/kg。使用Li4Ti5O12/C复合材料为负极的低电压锂离子电池显示了良好的循环稳定性。因此,这种高功率低电压锂离子电池可应用于动力车和混合动力车。     

高温固相法合成的Li4-xAlxTi5O12的性能

采用高温固相法合成了锂离子电池负极材料Li4-xAlxTi5O12(x=0、0.05、0.10、0.15或0.20)。用XRD、SEM、循环伏安、电化学阻抗谱和恒流充放电测试,研究了产物的晶体结构和电化学性能。制备的Li4-xAlxTi5O12具有良好的尖晶石结构,其中Li3.90Al0.10Ti5O12的电化学性能较好,以0.5C循环的首次放电比容量为162.21mAh/g,第50次循环的放电比容量为151.91mAh/g,容量保持率为93.65%。     

多孔结构Li3V2（PO4）3/C正极材料的制备及电化学性能

以Li2CO3、NH4H2PO4、V2O5、草酸及淀粉为原料,采用高温固相法合成了具有多孔结构的Li3V2(PO4)3/C复合材料,研究了合成温度对材料结构和电化学性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同温度下合成的Li3V2(PO4)3/C结构和形貌进行表征,并用恒电流充放电及交流阻抗检测方法研究材料的电化学性能。结果表明:800℃合成材料具有最佳的多孔结构及电化学性能。0.1 C初始放电比容量为130 mAh/g,经20次循环后,放电比容量仍然保留124.9 mAh/g,为初始放电比容量的96.1%。2 C下循环50次材料仍有91.5 mAh/g的放电比容量,比容量损失率仅为7%。对800℃下制备的多孔Li3V2(PO4)3/C复合材料具有最佳电化学性能的原因进行了初步研究。