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。     

溶胶-凝胶法制备球形负极材料Li4Ti5O12

以二乙醇胺为抑制剂、Ti(OC4H9)4和CH3COOLi为原料,用溶胶-凝胶法制备球形负极材料钛酸锂(Li4Ti5O12)。用TG、XRD、SEM和电化学性能测试,研究了煅烧温度和时间的影响。最佳条件为:在750℃下煅烧12 h。在此条件下合成的样品具有典型的尖晶石结构和球形形貌,在0.5～3.0 V以0.1C循环,首次放电比容量为167.1 mAh/g,循环性能良好。     

Mg掺杂对负极材料Li4Ti5O12性能的影响

以醋酸镁为Mg2+的掺杂源,在空气气氛下采用分段固相法合成了掺杂Mg2+的尖晶石Li4Ti5O12。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及电化学等测试手段对材料的性能进行表征。结果表明:掺杂未有改变材料的尖晶石结构,掺杂后样品的0.2 C首次放电比容量比未掺杂样品略有降低,但显示出优异的电化学倍率性能和循环稳定性,以10 C充放电时,放电比容量是未掺杂的2.2倍,且10次循环之后容量没有明显衰减。电化学交流阻抗研究表明,掺杂Mg之后材料的电荷转移阻抗Rct从130Ω降到20Ω,显著地提高了材料的电子导电性。     

采用Li4Ti5O12为负极的软包锂离子电池研究

以扣式电池评估了碳包覆钛酸锂的比容量。采用磷酸铁锂为正极,碳包覆钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末作为负极活性材料制作锂离子软包电池,并对电池进行测试。该电池2C放电容量能够达到0.5C放电容量的81.6%。1C2000次循环后,容量保持率在90%以上,展现了优异的循环性能。电池以3C倍率过充到15V,没有漏液、爆炸和起火,经过针刺测试后,没有爆炸和起火,电池表面最高温度不超过90℃。     

以Fe2O3为铁源制备LiFePO4/C及其电化学性能

以Fe2O3和LiH2PO4为原料,聚丙烯为还原剂和碳源,采用一步固相法制备了LiFePO4/C复合正极材料,研究了不同温度对合成材料电化学性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对合成材料进行了表征,通过恒电流充放电测试研究了材料的电化学性能。结果表明:于700℃下制备的LiFePO4/C复合材料在0.1、1、5C倍率下的首次放电比容量分别为160.4、143.0、108.3 mAh/g。在1 C和5 C经100次循环后,放电比容量分别为138.5 mAh/g和100.2 mAh/g,表现出良好的高倍率循环性能。     

水热法制备锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)研究进展

"零应变"材料Li4Ti5O12具有突出结构稳定性和高倍率电化学性能,是锂离子动力电池负极材料的理想材料之一。从锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的结构性能出发,介绍了近几年水热法制备Li4Ti5O12材料的研究进展,对水热法的制备工艺、掺杂及复合等改性研究进行了深入的讨论,并提出了目前存在的问题和今后的发展方向。     

不同碳源对制备LiFePO4/C复合材料性能影响

分别以蔗糖、葡萄糖、酚醛树脂、酚醛树脂和葡萄糖混合物为碳源用固相碳热还原法制备了四种不同碳含量的LiFePO4/C正极材料。利用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对合成材料进行了表征,通过恒流充放电和循环伏安测试研究了材料的电化学性能。结果表明:所合成的LiFePO4均为纯相,但是用蔗糖合成的样品颗粒更细小,电化学性能明显优于用其他碳源制备的样品,其中含碳3.01%的样品在0.1 C、1 C下的放电比容量分别为158.9、146.5 mAh/g。     

锂离子电池Li1.08Fe（PO4）1.08/C正极材料制备与电化学性能

以液相沉淀法制备的Li3PO4和NH4H2PO4均匀混合物为原料,合成了Fe2+空位的橄榄型锂离子电池Li1.08Fe-(PO4)1.08/C正极材料。X射线衍射光谱法(XRD)和扫描电子显微镜法(SEM)分析结果表明,采用Fe2+空位与碳包覆方法获得了较小晶胞体积和细小球形颗粒的Li1.08Fe(PO4)1.08/C粉末。0.2 C倍率电化学性能测试结果表明,纯Li1.08Fe-(PO4)1.08的首次放电比容量达142.4 mAh/g,而包覆9.23%C的Li1.08Fe(PO4)1.08的首次放电比容量达153.3 mAh/g、0.5 C倍率循环100次后的放电比容量为144.5 mAh/g。     

电极材料Li4Ti5O12的研究进展

分析了尖晶石型钛酸锂(Li4Ti5O12)的晶体结构;介绍了提高Li4Ti5O12的电子电导率及改善其工作电压所进行的研究,如Li4Ti5O12掺杂后的特性、电化学应用及材料的制备;总结了Li4Ti5O12在锂离子电池和不对称超级电容器中的应用情况.     

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。     

Li4Ti5O12/C复合材料的合成及性能研究

以醋酸锂(LiAc)和二氧化钛(TiO2)为主要原料,H2c2O4为还原剂,柠檬酸为配位剂及碳源,采用流变相反应法合成了Li4Ti5O12/C复合材料.采用X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)对合成材料的晶体结构和微观形貌进行表征,采用恒流充放电系统及交流阻抗测试法对合成材料的电化学性能进行了测试,结果表明:该方法合成的Li4Ti5O12/C复合材料在粒径、高倍率充放电性能及循环稳定性等方面都优于相同方法合成的纯相锂钛尖晶石(Li4Ti5O12).     

溶胶-凝胶法制备Li_4Ti_5O_(12)/C复合负极材料及性能研究

以醋酸锂、钛酸丁酯为原料,草酸为络合剂和碳源,采用溶胶-凝胶法氮气气氛中合成锂离子电池负极材料Li4Ti5O12/C,研究了锂源过量与否对材料结构和电化学性能的影响。采用XRD、SEM对材料的晶体结构和微观形貌进行表征,采用恒流充放电循环测试对材料的电化学性能进行表征。结果表明:当锂源过量5%时,合成的Li4Ti5O12/C材料为单一的尖晶石结构,且样品粒径较小(约100~150 nm),有利于锂离子的嵌入与脱出。其在0.2、1.0、2.0 C和5.0 C时的首次放电比容量分别为182.5、162.7、155.7 mAh/g和155.3 mAh/g,且5.0 C倍率下循环50次后仍达153.9mAh/g,表现出较好的高倍率放电性能和循环稳定性。     

用酚醛树脂为碳源制备碳包覆Li4Ti5O12材料

碳包覆改性是提高尖晶石型钛酸锂倍率性能比较有效的方法之一。用兼顾水溶性和热固性的酚醛树脂作为碳源,制备出"核-壳"结构的C/Li4Ti5O12复合材料。利用SEM、TEM和电化学表征测试,着重研究了包覆的碳含量对材料电化学性能的影响,最终确定碳包覆量为1%wt时,能最有效地提高Li4Ti5O12的倍率性能。     

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.     

球形Li_4Ti_5O_(12)/NC复合材料的制备及性能

以CH_3COOLi为锂源、Ti(OC_4H_9)_4为钛源、聚乙二醇(PEG)1000为碳源、CO(NH_2)_2为氮源,采用溶胶-凝胶法制备球形氮修饰碳(NC)包覆钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))复合材料。用XRD、X射线光电子能谱(XPS)和热重测试分析材料的晶型及元素组成,用SEM和透射电子显微镜测试分析结构。制备的材料呈球形,NC包覆未改变Li_4Ti_5O_(12)的晶型,但会导致烧结过程中部分Ti~(4+)还原成Ti~(3+)。恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等测试表明:NC包覆,可提高Li_4Ti_5O_(12)的电化学性能,当NC包覆量为4.11%时,复合材料的循环性能最好,以1 C在0.8~2.5 V循环100次,仍保持103.5 mAh/g的比容量。     

Li4Ti5O12的合成及性能研究

采用固相反应合成出锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)。考察了两种原料混合方法以及掺杂石墨对产品性能的影响。对产品进行了XRD(X射线衍射)、SEM(扫描电子显微镜)及电化学性能测试研究。结果表明,球磨混合原料的方法制备出的Li4Ti5O12颗粒更均匀,具有更好的电化学性能;掺杂石墨后,产品的大电流充放电性能得到改善。     

球形Li4Ti5O12/C的制备及其电化学性能

采用喷雾干燥和高温固相法制备球形尖晶石型Li4Ti5O12,按计量比将TiO2、LiOH和可溶性淀粉三种化合物一起球磨混合成均匀浆料,通过喷雾干燥得到球形前驱体,再经过850℃热处理16 h制得碳包覆的球形Li4Ti5O12材料。通过X射线衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜法(SEM)及电化学性能测试等分析手段表明,合成出的样品为纯相Li4Ti5O12;粉末颗粒呈球形,平均粒径约为15μm;0.1、1.0、2.0倍率下的首次放电比容量分别达到167.9、159.1、151.9 mAh/g,并表现出优良的充放电循环性能。     

钛酸锂负极材料的改性研究进展

尖晶石结构的钛酸锂作为锂离子电池负极材料,以其结构稳定和安全性高,一直以来引起人们的高度关注。但是由于钛酸锂本身电导率低,在大电流充放电过程中电极的极化非常严重,限制了其电化学性能的发挥。为了解决这些问题,人们做了大量的研究工作。介绍了钛酸锂在碳包覆、离子掺杂及金属复合改性方面的研究进展,详细阐述了碳源及不同位置离子掺杂对钛酸锂性能的影响,并对钛酸锂未来的研究方向和应用趋势进行了分析。     

溶胶凝胶法制备Li_4Ti_5O_(12)/C负极材料及电化学性能

采用溶胶凝胶法,以有机物钛酸四丁酯和醋酸锂为原料,草酸为螯合剂,PEG为碳源制备出Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料前驱体,在N_2气氛中850℃高温煅烧制备出Li_4Ti_5O_(12)/C复合材料。通过XRD、SEM分析表明,850℃下煅烧10 h合成结晶性良好的亚微米级纯相尖晶石钛酸锂。电化学性能测试结果表明,Li_4Ti_5O_(12)/C在0.2C,1C,2C倍率下的首次放电比容量分别为173.3、168.7、166.3 mAh/g。与Li_4Ti_5O_(12)相比,显示出良好的倍率性。