软化学法合成锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展

Li4Ti5O12作为锂离子电池负极材料,在Li嵌入和脱出的过程中,其晶型不发生改变,被公认为"零应变"材料,具有优良的循环性能和使用寿命.详细地评迷了蒸发溶剂法、Sol-gel法及水热法等软化学法合成Li4Ti5O12的制备工艺及研究现状,并比较了它们的优缺点,探讨了Li4Ti5O12的未来发展方向.     

锂离子电池负极材料钛酸锂的研究进展

锂离子电池作为一种动力能源, 在电动汽车和各种储能系统中有着良好的应用前景。尖晶石结构的钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂)负极材料具有较高的脱嵌锂电位平台、优异的循环稳定性、以及突出的安全性能, 被认为是一种非常有潜力的锂离子电池负极材料, 在锂离子动力电池中具有巨大的发展潜力。然而, 尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂存在着本征导电率低, 理论容量小等缺陷, 极大地限制了其规模化应用, 需要进一步改善和提高。本文总结了尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂材料在结构形貌、制备方法和性能方面的研究进展, 深入分析和讨论了离子掺杂、碳表面改性和纳米化等改性方法对尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂综合电化学性能的改善效果, 并展望了尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂作为锂离子电池负极材料未来的发展方向。     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的结构和性能

合成了锂离子电池负极材料钛酸锂(Li4TisO12),并将结构单一、组成较纯的钛酸锂负极材料组装成电池,研究了合成温度对钛酸锂结构及物种的影响.结果表明,合成温度低于650℃时生成两种结构的TiO2,严重影响了钛酸锂的结构,合成温度高于650℃时TiO2逐渐消失,在800℃保温24 h之后得到单相Li4Ti5O12,电化学性能良好.     

锂离子电池负极材料球形钛酸锂的合成及性能

以3.98mol/L的四氯化钛为前驱体溶液,采用内凝胶法制备了具有尖晶石结构的球形钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末。通过XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段表明,合成的Li4Ti5O12材料均为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),且具有较大的比表面积。以这种流动性好、粒径分布均匀、结晶度好的球形钛酸锂为正极材料和Li片为负极材料组成的锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能。在1.0~2.5V充放电,其首次放电容量为173.8mAh/g,经30次充放电循环后,其放电比容量仍有170.2mAh/g。     

钛酸锂——新型锂离子电池负极材料

近20年来,随着交通、通讯和信息产业的迅猛发展,电动汽车、电脑、移动通讯工具等产品对发展新型化学电源提出了更高且十分迫切的要求。在新的发展需求下应运而生的锂离子二次电池,具有能量密度和功率密度高、工作电压高、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长、无污染等独特优势,迅速发展     

非碳锂离子电池负极材料研究进展

自从1958年美国加州大学的一位研究生提出了锂、钠等活泼金属做电池负极的设想后,锂离子电池的研究开始引人注目。然而,锂离子电池的实用化研究却经历了很长的时间。直到1990年,日本索尼(Sony)公司成功地采用碳材料作负极、氧化钻锂作正极、高氯酸锂-碳酸乙酯+碳酸二乙酯(LiClO4-EC+DEC)作电解质,研制出新一代实用化的新型锂离子二次电池——液态锂离子电池(LIB)。从此,锂离子电池便以其比能量高、电池电压高、工作温度     

锂离子电池复合负极材料研究进展

将锂离子电池材料尺寸减小到纳米尺度,可减小充放电过程中Li+迁移距离及电极材料的相对膨胀率,是一种有效提升锂离子电池性能的手段。但是,纳米化也会带来导电率低、表面副反应活性高、团聚倾向大等明显缺点。在负极活性材料中引入导电复合相,可以有效提升材料体系的导电性、储锂容量、倍率特性和循环稳定性,是解决现有技术难题的有效突破口之一。对近年锂离子电池负极材料研究方面的主要成果进行了综述,着重关注几种热点负极材料及其新型微结构的设计、实现与性能优化研究。以可控制备工艺为主线,总结了相关的研究成果。     

锂离子电池负极储锂材料的研究进展

储锂材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一,已成为国际上锂离子电池材料研究领域的热点和重点。综述了锂离子电池负极储锂材料的研究进展,但非简单地重复负极储锂材料发展的全部研究。重点关注了三大类负极储锂材料的电化学特性、储锂机理和主要电化学改性途径,并指出了三类负极储锂材料存在的技术问题和今后的研究方向。     

锂离子电池负极材料钼掺杂钛酸锂的制备及电化学表征

采用固相合成法制备了钽掺杂材料Li₄Ti_4.95Mo_0.05O₁₂. 通过XRD和SEM来表征Li₄Ti_4.95Mo_0.05O₁₂的结构和形貌. 结果表明: 钼掺杂并没有改变本体材料的结构和形貌, 而且显著提高了材料的循环性能和倍率性能. Li₄Ti_4.95Mo_0.05O₁₂在10C和30C倍率的放电容量分别为117.03和94.24mAh/g.Mo掺杂取代了Li₄Ti₅O₁₂中的Ti位置, 产生了Ti⁴⁺/Ti³⁺混合价态, 从而提高了钛酸锂的电导率. 所以Li₄Ti_4.95Mo_0.05O₁₂是一种高倍率性能优异的锂离子电池负极材料.     

锂离子电池负极材料的研究进展

锂离子电池因其质量轻、能量密度较高，迎合了家用电器和通讯设备向小型化、微型化方向发展的需要．锂离子电池能够成功应用的关键在于嵌入与脱出可逆的锂离子负极材料的制备．因此，对负极材料的研究非常重要．主要介绍了锂离子电池的电化学反应原理、一般特性及电池负极材料的最新研究进展．其中，对最新的负极材料——纳米碳管及其它负极材料的研究情况，进行了深入的阐述和分析，同时，也提出了各种负极材料在研究中存在的问题及今后的发展前景．     

纳米级Li4Ti5O12负极材料的制备及其输运特性

以酞酸丁酯和乙酸锂为前驱体,通过溶胶凝胶法成功制备了纳米钛酸锂Li_4Ti_5O₁₂(LTO)负极材料。采用X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分别对材料的物相与形貌进行了表征分析,并研究了煅烧条件和包覆改性对LTO输运特性的影响。研究表明,煅烧温度为800℃,时间为10 h条件下制备的样品的输运特性最佳,离子电导率为8.8×10^-8 S/cm,电子电导率为8.53×10^-10 S/cm。均匀的碳包覆层可以有效地改善样品的输运特性,LTO/C复合活性材料的离子与电子电导率分别达到4.35×10^-7 S/cm和9.63×10^-8 S/cm。电化学性能测试表明,碳包覆后的活性材料在0.1 C倍率下首次放电容量可达172.4 mAh/g;在5 C高倍率下循环充放电50次后,容量保持率可达94.4%,表现出较好的电化学性能。     

锂离子电池正极材料LiMnBO3的研究现状

简要概括了硼酸盐类正极材料LiMBO3的国内外研究现状。对LiMnBO3的结构、性能、改性及合成方法以及LiMnBO3在上述各方面存在的不足进行了归纳总结。     

液相法制备锂离子电池用钛酸锂负极材料的研究进展

钛酸锂(Li4Ti5O12)材料具有嵌锂过程中其晶型结构不发生改变的"零应变"特性,符合下一代锂离子电池循环寿命更长、充电过程更快、安全性更高的要求。详细综述了溶胶-凝胶法、水热合成法、直接熔盐法、原位水解法、溶液沉积法和共沉淀法等液相法制备Li4Ti5O12负极材料的研究现状,比较了各种方法的优缺点,结合笔者的研究探讨了Li4Ti5O12的发展方向。     

Mesocrystal Co3O4 nanoplatelets as high capacity anode materials for Li-ion batteries

Faceted crystals with exposed highly reactive planes have attracted intensive investigations for applications. Herein, we demonstrate a general synthetic method to prepare mesocrystal Co3O4 with predominantly exposed {111} reactive facets by the in situ thermal decomposition from Co（OH）2 nanoplatelets. The mesocrystal feature was identified by field emission scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, selected area electron diffraction, and N2 isotherm analyses. When applied as anode material in lithium-ion batteries, mesocrystal Co3O4 nanoplatelets delivered a high specific capacity and an outstanding high rate performance. The superior electrochemical performance should be ascribed to the predominantly exposed {111} active facets and highly accessible surfaces. This synthetic strategy could be extended to prepare other mesocrystal functional nanomaterials.     

锂离子电池碳纳米管负极材料储锂性能研究

将碳纳米管用于锂离子电池负极材料,用循环伏安及充放电实验研究了电极的性能.结果表明,碳纳米管用作锂离子电池负极,具有较高的储锂容量,首次放电容量达560mAh/g,但首次不可逆容量损失也大,高达430mAh/g.经过第1次充放电的容量损失后,随后各次的容量损失很小,碳纳米管的循环性能趋于稳定.     

Li4Ti5O12合成及电化学性质研究

报道一种合成Li4Ti5O12的新颖方法。XRD结果表明该方法合成的Li4Ti5O12化合物为尖晶石结构。用扫描透射显微镜对该化合物的粒径和形貌进行了分析．并对Li4Ti5O12的电化学性能进行测试。结果表明，通过该法合成的尖晶石材料在3．2-0．8V电压范围，采用一定电流密度下进行充放电，具有较高的放电容量（235mAh／g）和较好的循环性能。该法合成的具有良好电化学性能的Li4Ti5O12,使得其成为很有潜力的锂离子电池负极材料。     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的合成及电化学性能

采用高温固相反应法制备尖晶石相Li4Ti5O12负极材料.初步研究了反应温度和反应时间对Li4Ti5O12电化学性能的影响.XRD衍射未观测到TiO2残余存在;电化学测试显示,1.2～2.5V恒流充放电,其可逆容量达158.3mAh/g,首次库仑效率为95.2%;循环20周其容量衰减率仅为3.1%.     

钒酸盐材料用于水系锂离子电池负极的研究

负极材料是目前制约水系锂离子电池的关键因素。钒酸盐材料因为较高的比容量和合适的脱嵌锂电位被广泛用于水系锂离子电池的负极。结合研究结果,对钒酸盐材料在水系锂离子电池领域的研究现状进行了综述,重点对相关材料的晶体结构、电化学性能和容量衰减机制进行了分析,提出了进一步改善水系锂离子电池电化学性能的措施。