锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展

锂离子电池具有高的功率密度和能量密度,是最有前景的电动汽车和便携式电器设备的电源之一。而提高锂离子电池电极材料的安全性和电化学性能是目前所面临的挑战之一。Li_4Ti_5O_(12)负极材料具有较高的锂离子扩散系数和安全性,可在大电流下快速充放电,被认为是有可能取代石墨的新型锂离子电池负极材料。但是,Li_4Ti_5O_(12)材料电子电导率低,导电性能差,限制了其在实际生产中的应用。介绍了目前在Li_4Ti_5O_(12)材料改性过程中所采用的方法,包括合成方法、掺杂、表面修饰,以及Li_4Ti_5O_(12)材料的应用和理论计算,分析了Li_4Ti_5O_(12)的研究方向和发展趋势。     

Li_4Ti_5O_(12)材料的制备及碳改性研究

以LiOH为锂源,C_(16)H_(36)O_4Ti为钛源,采用液相法制备Li_4Ti_5O_(12)样品,并考察了烧结温度及热处理时间对材料的影响。为提高Li_4Ti_5O_(12)的导电性,实验选取PVA为碳源以制备Li_4Ti_5O_(12)/C材料。结果表明,Li_4Ti_5O_(12)经5%及10%质量分数的PVA热解处理后,所得Li_4Ti_5O_(12)/C的常温循环稳定性、倍率性能得到显著改善。5C倍率下60次充放电循环后,5%、10%质量分数Li_4Ti_5O_(12)/C材料分别可保持123mAh/g、125mAh/g的放电容量。     

Sb2O3对锂离子负极材料Li4Ti5O12电化学性能的影响

采用喷雾干燥法制备尖晶石Li_4Ti_5O_(12)。将所得Li_4Ti_5O_(12)与纳米Sb_2O_3混合后高能球磨得到Sb_2O_3掺杂的Li_4Ti_5O_(12)。经X射线衍射(XRD)测试,结果表明Sb_2O_3未进入Li_4Ti_5O_(12)尖晶石结构。经扫描电子显微镜(SEM)测试,结果表明高能球磨法使颗粒更小、更分散。采用充放电测试、循环伏安法和交流阻抗测试研究了Sb_2O_3对Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响。研究结果表明,Sb_2O_3的掺杂能提高Li_4Ti_5O_(12)的电化学性能。在15 C的高电流密度下,循环10次后其放电比容量仍保持在113.7 mAh/g,远高于未掺杂的Li_4Ti_5O_(12)电极放电比容量(62.7 mAh/g)。交流阻抗测试结果表明,Sb_2O_3/Li_4Ti_5O_(12)电极的电化学性能改善的主要原因是其R_(CT)值较小。     

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。     

LiCr0.1Ni0.45Mn1.45O4/Li4Ti5O12锂电池容量衰减机理的研究

以LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4为正极,Li_4Ti_5O_(12)为负极组装成新型LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4/Li_4Ti_5O_(12)电池体系,采用恒流充电模式进行充放电容量和循环性能等电化学性能测试,并通过交流阻抗和循环伏安测试对其容量衰减机理进行研究,结果表明:对于LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4/Li_4Ti_5O_(12)电池体系,正极活性物质过量越多,循环性能越好;负极-正极活性物质比例N/P为1.1、0.9、0.7的电池体系,25次循环后容量保持率分别为61.4%、70.4%、97.9%;LiCr_(0.1)Ni_(0.45)Mn_(1.45)O_4/Li_4Ti_5O_(12)电池容量衰减的直接原因是电池正负极表面持续生成的CEI膜和SEI膜造成的活性Li~+消耗和电池倍率能力下降。     

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。     

溶胶-凝胶法制备负极材料铜掺杂钛酸锂

采用溶胶-凝胶法制备铜掺杂的纳米钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))颗粒。用XRD、SEM、恒流充放电和电化学阻抗谱(EIS)测试样品的结构、形貌及电化学性能。铜掺杂改性的颗粒,结晶度高、分散良好,减小了粒径。样品Li_(3.90)Cu_(0.10)Ti_(5)O_(12)在1.0~2.5 V循环,0.1 C、5.0 C比容量分别为172.31 m Ah/g、133.42 m Ah/g;铜掺杂改性使得Li_(3.90)Cu_(0.10)Ti_(5)O_(12)电荷转移阻抗降低为15.69Ω。     

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。     

钛酸锂体系锂离子电池综述

钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))是一种零应变材料,是高倍率、长寿命锂离子电池负极材料的首选。分析了几种不同钛酸锂体系锂离子电池国内外研究现状及应用前景,为钛酸锂体系锂离子电池研发及应用提供了参考。     

P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2/AC复合材料的合成与电化学性能表征

合成了P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2及其与活性炭(AC)的复合材料,以Li+/Li为对电极研究了合成材料的嵌脱锂电化学特征。研究表明:P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2可逆放电比容量为90.3 m Ah/g,活性炭复合后材料比容量提高了35.8%,达到122.6 m Ah/g,且倍率性能较纯P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2电极也有所提高。进一步以活性炭为正极,P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2/AC复合材料为负极组成不对称超级电容器,也表现出较好的电化学性能。     

锂离子电池负极材料钛酸锂的研究进展

介绍了锂离子电池负极材料钛酸锂(Li4Ti5O12)的晶体结构、嵌锂特性、制备方法及掺杂改性的研究现状.Li4Ti5O12的电位为1.56 V(vs.Li),理论比容量为175 mAh/g,实际比容量约为165 mAh/g,在Li 嵌脱的过程中,结构几乎不发生改变.固相反应法和溶胶-凝胶法是目前主要的制备方法.通过掺杂,使材料的导电性有所改善,但不理想.振实密度低是商品化的主要障碍.     

钒掺杂对Li4Ti5O12性能的影响

采用固相反应法合成了锂离子电池负极材料Li4-xVxTi5O12(x=0,0.1,0.2),研究了钒掺杂对其晶格结构、相组成和颗粒形貌以及电化学性能的影响。结果表明:钒的掺杂增大了Li4-xVxTi5O12的晶胞参数,降低了晶格的规整度,增大了合成Li4-xVxTi5O12的颗粒度;同时随着钒掺杂量的增加,Li4-xVxTi5O12在高倍率下的循环稳定性增加,电极极化程度变小。Li4Ti5O12在3.0C下的比容量衰减迅速,但Li4-xVxTi5O12(x=0.1,0.2)在3.0C下仍保持很好的循环稳定性。钒的掺杂降低了Li4Ti5O12的比容量,这与钒在晶格中的存在形式以及掺杂试样较大的颗粒度有直接关系。     

电极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展

分析了钛酸锂(Li4Ti5O12)的晶体结构、嵌锂特性与电化学特性;介绍了目前制备Li4Ti5O12的几种方法,主要是固相法和溶胶-凝胶法;其改性方面的研究不但包括掺杂、包覆,还包括结构的改变.Li4Ti5O12作为零应变材料,具有优良的电化学性能,可用于提高其它电池材料的性能.最后提出了Li4Ti5O12今后的研究方向.     

Li^＋＋在Li4/3Ti5/3O4电极中嵌入过程的动力学研究

采用直接融盐法合成了尖晶石化合物Li4/3Ti5/3O4,采用X-射线衍射分析（XRD）和扫描电镜（SEM）对其进行物相分析。采用交流阻抗测试（EIS）研究了新鲜电极首次嵌锂过程中的电化学阻抗特征。通过选取适当的等效电路拟合实验所得的电化学阻抗谱数据,获得了首次嵌锂过程中固体电解质相界面膜（SEI）电阻、电荷传递电阻、Warburg扩散系数、累积电容和锂离子扩散系数随电极极化电位的变化规律。     

锂离子电池电解液LiTFSI/EMI-TFSI的性能

以溴化1-乙基-3-甲基咪唑(EMI mBr)和二(三氟甲基磺酰)锂(Li TFSI)为原料,制备了离子液体二(三氟甲基磺酰)1-乙基-3-甲基咪唑(EMI-TFSI),并将1 mol/L Li TFSI/EMI-TFSI用作锂离子电池电解液。当n(EMI mBr)∶n(Li TFSI)=9.95∶10.00、搅拌时间为12 h时,EMI-TFSI的产率可达86.4%。Li4Ti5O12与1 mol/L Li TFSI/EMI-TFSI的兼容性优于LiCoO,而石墨只有在添加5%碳酸亚乙烯酯(VC)时,才能获得较好的循环性能。     

锂离子电池/电化学电容器用AC承载Li_4Ti_5P_(12)材料

采用溶胶-凝胶法结合高温烧结合成了一种混合储能材料Li_4Ti_5P_(12)/AC.通过溶胶-凝胶的实验条件优化,并在惰性气氛保护下800℃、16 h烧结得到产物,经扫描电子显微镜法(SEM)、X射线衍射光谱法(XRD)分析得知,产物为纯相尖晶石结构,Li_4Ti_5P_(12)晶体为纳米级微晶.随着Li_4Ti_5P_(12)含量的降低,复合材料的大倍率充放电性能有明显提高,3C充放电时,放电比容量可达到160 mAh/g,其充放电机制包含两个过程,其一为活性炭的双电层充放电过程,另一个为LTO的锂离子嵌入/放出过程.     

锂离子电池正极材料Li_3V_2(PO_4)_3的合成及性能

以导电炭黑为还原剂、LiH2PO4和V2O5为原料,采用碳热还原法合成了锂离子电池正极材料磷酸钒锂Li3V2(PO4)3.研究了烧结温度和时间对产物的影响.XRD、SEM和充放电测试表明:在750 ℃下烧结12 h合成的样品属于单斜晶系,0.2 C充放电的首次放电比容量为122.0 mAh/g,第20次循环的比容量为118.4 mAh/g.     

Li4Ti5O12负极材料合成研究进展

综述了近年来锂离子电池用Li4Ti5O12负极材料的合成方法的研究现状,重点对高温固相法和溶胶-凝胶法进行了总结和探讨,并对Li4Ti5O12负极材料的发展前景进行了展望.     

锂离子电池负极材料Li4Ti5O（12）的研究评述

与碳负极材料相比,Li4Ti5O12具有较好的电化学稳定性和安全性,成为动力锂离子电池的热门负极材料。综述了近年来Li4Ti5O12负极材料的合成、掺杂改性、应用及其第一性原理计算的研究现状,重点对Li4Ti5O12负极材料的结构及其电化学性能进行了总结和探讨,并对Li4Ti5O12负极材料的发展前景进行了展望。     

Li1+xV3O8的结构及制备方法的研究进展

综述了Li1 xV3O8的结构特点及充放电过程中物相的变化;讨论了充放电过程的机理及影响因素;介绍了高温固相法、水热合成法、溶胶-凝胶法、液相反应法等制备方法,并比较了各种方法的利弊.