掺Na中空球形Li_4Ti_5O_(12)材料在锂离子电池负极中的应用研究

本文采用水热法制得中空球形Li_4Ti_5O_(12)材料,并对Li_4Ti_5O_(12)进行不同量的Na掺杂改性。考察了不同量Na的掺杂对Li_(4-x)Na_xTi_5O_(12)作为锂离子电池负极材料的性能影响,确定了最佳掺杂比例。通过实验结果得到,当充放电倍率提高到3C时,Li_(4-x)Na_xTi_5O_(12)(x=0.03)材料的可逆比容量和循环稳定性最好,掺杂改性效果明显。     

锂离子二次电池负极材料Li_4Ti_(5-x)V_xO_(12)的合成及其电化学性能研究

为了提高锂离子二次电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的能量密度,本研究以LiOH·H_2O、TiO_2、NH_4VO_3为原料,采用水热法合成了一系列Li_4Ti_(5-x)V_xO_(12)(0≤x≤0.20)材料。对所合成的材料进行的分析测试表明,800℃是合成Li_4Ti_(5-x)V_xO_(12)(0≤x≤0.20)最适宜的热反应温度。实验结果还表明,钒掺入Li_4Ti_5O_(12)后,材料仍然保持了尖晶石型结构;同时材料的循环稳定性依然优越,且大倍率充放电特性得到显著改善。因此,与Li_4Ti_5O_(12)材料相比,钒掺杂的Li_4Ti_(5-x)V_xO_(12)材料具有更佳的倍率性能和更高的能量密度,更适用于动力锂离子电池。     

Li4Ti5O12/Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3复合负极材料的制备及其性能*

采用溶胶-凝胶法合成Li4Ti5O12/Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3复合负极材料,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗研究复合材料的结构、形貌及电化学性能。结果表明：溶胶-凝胶法能合成纯相Li4Ti5O12/Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3复合负极材料,所合成材料颗粒均匀。与纯相Li4Ti5O12相比,引入Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3的Li4Ti5O12复合负极材料具有更低的锂离子嵌入/脱出阻抗,Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3质量分数为1%、2%、3%、4%、5%的Li4Ti5O12复合材料首次放电容量比纯相Li4Ti5O12分别提高了6.2%、11.8%、15.5%、8.0%和2.0%。Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3质量分数为3%的Li4Ti5O12复合负极材料20次循环后每次循环容量衰减率为0.022%,循环性能最好。     

快离子导体隔膜的制备及在Cu-Zn可逆电池中的应用

具有NASICON结构的锂离子快离子导体Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO_4)_3可以通过压片烧结制备成快离子导体隔膜。以NH_4H_2PO_4、Li_2CO_3、TiO_2和Al_2O_3为原料,用固相法在900℃烧5h合成Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO_4)_3粉末,将其制备成锂离子快离子导体隔膜。研究了压力、烧结温度和厚度对Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO_4)_3快离子导体隔膜离子电导率的影响,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜和交流阻抗技术对材料粉末以及烧结片相组成、结构和离子导电性进行表征和测试分析。隔膜的最优制备条件为压力10.0MPa,烧结温度900℃,厚度0.500mm。将快离子导体隔膜用于Cu-Zn电池模型中,将正负电解液分开,使Li~+能够自由地穿过,而其他离子不能通过,从而组装了可进行反复充放电的铜锌模型电池。通过循环伏安测试证实Cu-Zn电池的可逆性,所得可充电Cu-Zn模型电池的电压范围为0.800~1.50V,进行100次循环后充电容量保持初始充电容量99%以上,具有长期循环稳定性。     

锂离子电池Li_4Ti_5O_(12)负极材料的研究进展及展望

Li_4Ti_5O_(12)是一种锂离子电池负极材料,它的优势是具有较高的负极电压,为电池带来可靠的安全性。然而,目前Li_4Ti_5O_(12)仍然存在着电子传导速率低和离子扩散速率慢的问题,制约了其高倍率性能的发展。本论文主要从构建Li_4Ti_5O_(12)的微纳结构、构建Li_4Ti_5O_(12)/碳的复合结构和构建Li_4Ti_5O_(12)的纳米阵列结构,综述了解决Li_4Ti_5O_(12)电子传导速率低和离子扩散速率慢问题的方法,并对Li_4Ti_5O_(12)电极的未来发展前景进行了分析与展望。     

凝胶注模工艺制备三维多孔Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固态电解质

三维多孔固态电解质是连续型复合电解质的骨架部分。采用共沉淀法制备Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3固态电解质粉体,再通过凝胶注模工艺合成了Li_(1.3)Al_(0.3)Ti_(1.7)(PO_4)_3多孔坯体,并在不同温度下烧结,比较了烧结体的物相组成、显微形貌、收缩率、孔隙率、电导率和激活能。结果表明:在900℃以上烧结,坯体发生明显的致密化,并且产生更多的杂相,其致密度升高而电导率降低。在800℃烧结的样品,孔隙率在50%以上,具有6.94×10–5 S/cm的电导率,激活能为0.27 eV。所得多孔坯具有较高的孔隙率和电导率,使其适合作为三维有机–无机复合固态电解质的陶瓷框架。     

高温固相法合成Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能研究

以锐钛矿TiO_2和Li_2CO_3为原料,无水乙醇作为分散剂,采用高温固相法合成锂离子电池负极材料钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电和电化学阻抗等方法对不同条件合成的材料结构、形貌及电化学性能进行表征。结果表明:最佳条件为煅烧温度750℃,煅烧时间16 h,可以制备出性能良好的纯相Li_4Ti_5O_(12)材料。在电压区间1~2.5 V范围内进行充放电,在0.5 C下,首次放电比容量为153.44 mAh/g,循环50次后,容量保持率为95.43%。在5 C大倍率下,放电比容量仍保持在108.64 mAh/g,材料表现出良好的循环性能和倍率性能。     

Li_4Ti_5O_(12)/TiO_2纳米复合材料制备及其锂离子电池性能研究

以钛酸丁酯、氢氧化锂为原料,在聚乙二醇(PEG200)体系下通过水热法合成了Li_4Ti_5O_(12)纳米片/TiO2纳米颗粒复合材料,采用XRD、SEM等对材料的结构,形貌等进行了表征。通过控制Li/Ti的摩尔比可以较好地控制TiO2的含量,分别得到纯的Li_4Ti_5O_(12)纳米片或Li_4Ti_5O_(12)纳米片/TiO2纳米颗粒复合材料。测试了制得材料的锂离子电池性能,结果表明,Li_4Ti_5O_(12)-TiO2复合纳米材料具有优良的充放电容量和倍率性能。首次放电可达到172 m Ah·g-1,充电可达到170 m Ah·g-1,效率高达98.8%。     

Li_4Ti_5O_(12)-C复合材料的制备及性能

以葡萄糖为碳源,以Li_2CO_3、TiO_2为原料,采用原位复合法制得不同碳质量分数的锂离子电池复合负极材料Li_4Ti_5O_(12)-C。通过X射线衍射和扫描电子显微镜对复合材料的结构及表面形貌进行了表征,采用恒流充放电和电化学阻抗等技术对复合材料进行电化学性能测试。结果表明:Li_4Ti_5O_(12)-C没有杂相,颗粒均匀。其中,碳质量分数为3%的复合材料在0.5 C下的首次放电比容量最高,为185.9 mA·h/g,循环50次后,其放电比容量仍为161.5 mA·h/g,容量保持率为86.9%;在4.0 C下,其首次放电比容量为106.9mA·h/g。与其他样品相比,碳质量分数为3%的复合材料循环伏安氧化还原峰电位相差为278.6 mV,溶液阻抗为6.198?,电荷转移电阻为187.2?,电化学性能最好。     

Li_4Ti_(4.95)Nb_(0.05)O_(12)负极材料的制备及其电化学性能研究

采用二步固相法制备了Li_4Ti_(4.95)Nb_(0.05)O_(12)负极材料,扫描电镜、激光粒度分布仪、充放电测试和循环伏安等测试结果表明:合成的样品粒径分布均匀,Nb掺杂改性的Li_4Ti_5O_(12)具有优良的电化学性能,0.1 C、0.5 C、1 C和10 C首次放电比容量分别为174.1 m Ah/g、159.7 m Ah/g、147 m Ah/g和123.3 m Ah/g。10 C下,循环20次后容量保持为118.1 m Ah/g。     

负极材料Li_4Ti_5O_(12)合成中优化原料组成的研究

以不同的钛源(锐钛矿型TiO2、金红石型TiO2和无定形TiO2)和不同的锂源(Li2CO3和LiOH.H2O),采用高温固相合成法合成Li4Ti5O12,并对Li4Ti5O12的合成工艺进行了优化。经试验发现,在900℃下以锐钛矿型TiO2和Li2CO3为原料合成的Li4Ti5O12具有良好的电化学性能,Li4Ti5O12材料在Li+嵌入和脱出的过程中,其晶型不发生变化。     

锂离子电池负极材料钛酸锂的研究进展

尖晶石型钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))作为锂离子电池负极材料具有平稳快速的充放性能和优良的循环性能,与商品化碳材料相比其安全性和电化学性能更胜一筹,被广泛应用于现代电子移动设备、新能源汽车与各类储能系统等方面。因而,被认为是最具有发展潜力的电池负极材料之一。重点概述了尖晶石Li_4Ti_5O_(12)负极材料的制备方法和优缺点以及尖晶石Li_4Ti_5O_(12)的掺杂改性研究,并对其发展前景进行了展望。     

锂离子电池负极材料钛酸锂的研究进展

尖晶石型钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))作为锂离子电池负极材料具有平稳快速的充放性能和优良的循环性能,与商品化碳材料相比其安全性和电化学性能更胜一筹,被广泛应用于现代电子移动设备、新能源汽车与各类储能系统等方面。因而,被认为是最具有发展潜力的电池负极材料之一。重点概述了尖晶石Li_4Ti_5O_(12)负极材料的制备方法和优缺点以及尖晶石Li_4Ti_5O_(12)的掺杂改性研究,并对其发展前景进行了展望。     

不同形貌Li_4Ti_5O_（12）负极材料的研究进展

作为一种新型锂离子电池负极材料,Li4Ti5O12因具有＂零应变＂特性而广受关注。由于材料的形貌对性能有着直接的影响,因而Li4Ti5O12的形貌控制成为研究热点之一。本文综述了包括纳米颗粒、纳米线、纳米棒、纳米纤维、纳米管、纳米片、薄膜以及多孔结构等不同形貌Li4Ti5O12的制备方法和性能研究的最新进展,并对Li4Ti5O12的进一步研究进行了展望。     

尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)锂离子电池负极材料研究现状

尖晶石型Li4Ti5O12因其在循环过程中具有良好的稳定性和安全性以及优良的快速充电性能,成为锂离子二次电池负极材料研究的热点。较完备的介绍了锂离子电池负极材料尖晶石型Li4Ti5O12的国内外研究制备方法,通过比较,详细描述了各方法存在问题及优缺点,给出了相应问题的解决方案,同时对尖晶石型Li4Ti5O12作为锂离子动力电池负极材料的发展趋势进行了展望,使用Li4Ti5O12负极材料的电池最有可能作为HEV动力电池率先得到应用。     

锂离子电池负极材料Li4Ti4.9Ni0.1O12的制备及其电化学性能

以Li_2CO_3、TiO_2、Ni(CH_3COO)_2×4H_2O为原料,采用固相法制备尖晶石型Li_4Ti_(4.9)Ni_(0.1)O_(12)锂离子负极材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、恒流充放电测试以及交流阻抗等技术对材料进行了结构、形貌表征及电化学性能测试。结果表明,制备的Li_4Ti_(4.9)Ni_(0.1)O_(12)材料无杂相,颗粒大小均匀,在0.5 C下首次放电比容量为173.3 mA×h/g,库伦效率为97.4%,50次循环后,材料的放电比容量为163.4 mA×h/g,容量保持率为94.3%。     

制备方法对尖晶石Li_4Ti_5O_(12)负极材料性质的影响

采用高温固相法、热聚合法和改良溶胶-凝胶法制备锂离子电池负极材料Li4Ti5O12。通过X射线衍射、扫描电镜、恒电流充放电及电化学阻抗表征了合成产物的结构、形貌及电化学性能。结果表明,溶胶-凝胶法合成的粉末为纯相Li4Ti5O12,而高温固相法和聚合法合成的Li4Ti5O12则存在TiO2杂相。高温固相法合成的Li4Ti5O12粉末晶粒最大,溶胶-凝胶法合成的粉末晶粒最小,分布最为均匀,晶粒尺寸约为80 nm。高温固相法、热聚合法和溶胶-凝胶法制备的Li4Ti5O12粉末首次放电容量分别为161.6、165.9 mA·h/g和171.5 mA·h/g,循环25次后的容量保持率分别为84.7%、87.7%和94.3%,溶胶-凝胶法合成的Li4Ti5O12粉末电化学性能最好。     

溶胶-凝胶法低温合成Li_(2.06)Nb_(0.18)Ti_(0.76)O_3粉体

以五氧化二铌(Nb2O5)、一水氢氧化锂(LiOH·H2O)和钛酸四丁酯(Ti(C4H9O)4)为原料、柠檬酸为络合剂,通过调节pH值和温度,用溶胶-凝胶法(sol-gel)成功获得透明溶胶。经700℃煅烧,用化学法合成单相钛酸锂(Li2TiO3)固溶体相(Li2.06Nb0.18Ti0.76O3)粉体,其合成温度比普通固相法的低150℃左右。用红外光谱、X射线衍射及扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)等表征柠檬酸盐前驱体及煅烧后粉体的性能,详细研究煅烧过程中晶相的转变过程,提出合理的转变机制。结果表明:在煅烧过程中,除Li2TiO3固溶体相外,还出现锐钛矿相TiO2和M相等中间相。随着温度进一步上升,这些中间相消失,最终在700℃得到纯Li2TiO3固溶体相。通过SEM可观察到结晶良好的棒状和块状Li2TiO3固溶体相粉体颗粒。分别研究采用sol-gel和固相法制备样品的烧结性能、显微结及介电性能,结果表明:采用sol-gel得到粉体制备的陶瓷具有特殊的大、小晶粒共存的两种Li2TiO3固溶体相的显微结构,在较低温度(825℃)即达到最大的体积密度3.456g/cm3。与固相法制备样品相比,sol-gel制备样品在同一频率的相对介电常数较小、介电损耗更低。     

(K_(0.485)Na_(0.485)Li_(0.03))NbO_3-Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3压电陶瓷的压电性能与微观结构

采用传统电子陶瓷制备技术和工业原料制备了新型(1-x)(K0.485Na0.485>Li0.03)NbO3-Pb(Zr0.53Ti0.47)O3少铅压电陶瓷,研究了该体系陶瓷的压电性能及微观结构.X射线衍射分析表明:在1250℃烧结3h的条件下,所有陶瓷样品都具有纯的钙钛矿结构和高致密性,并且在室温下形成了正交相和四方相共存的结构.x=0.75时,陶瓷的压电性能达到最佳:压电常数d33=363 pC/N,机电耦合系数kp=63%,相对介电常数εr=1 590,介质损耗tanδ=1.70%.     

Li_2Fe_(0.5)Mn_(0.5)SiO_4的制备及电化学性能

以醋酸锂、醋酸锰、纳米二氧化硅和硝酸铁为原料、柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法制备前驱体,利用固相反应法在氮气氛中、650～750℃煅烧前驱体制备Li2Fe0.5Mn0.5SiO4固溶体。用X射线衍射和扫描电镜表征Li2Fe0.5Mn0.5SiO4的结构、形貌和晶粒尺寸。结果表明:Li2Fe0.5Mn0.5SiO4结晶良好,具有正交斜方晶型;在700℃合成的Li2Fe0.5Mn0.5SiO4基本无杂相,晶粒细小,尺寸为50～200nm。以制备的Li2Fe0.5Mn0.5SiO4粉体作为正极材料的充放电性能测试结果表明:在700℃保温5h制备的正极材料具有较好的电化学性能,在0.05C(16mA/g)进行充放电测试时,其放电容量达到122mAh/g。