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。     

溶剂热法制备介孔球形钛酸锂负极材料

以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料,使用NH4HCO3作为结构引导剂,通过溶剂热法后固相烧结合成了具有尖晶石型介孔球形Li4Ti5O12,探讨了不同的钛锂比和热处理温度及NH4HCO3用量对Li4Ti5O12结构和电化学性能的影响,并通过X射线衍射光谱法(XRD),扫描电子显微镜法(SEM)和恒流充放电对其进行了表征。结果表明通过该法在钛锂摩尔比为5∶4.3时,在800℃下热处理3 h可获得晶型与标准谱一致的Li4Ti5O12,在溶剂热过程中使用NH4HCO3做为结构诱导剂时,可获得具有介孔结构的球形Li4Ti5O12材料,该材料在充放电过程中显示出了较好的电化学性能。     

锂离子电池用高倍率性能Li_4Ti_5O_(12)/MWNTs复合材料

通过溶胶凝胶法辅助的溶剂热法和热处理制备了Li4Ti5O12/MWNTs复合电极材料。进行了热重(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、布鲁瑙尔-埃利特-特勒法(BET)等表征分析和电化学性能测试研究。与纯相的Li4Ti5O12相比,Li4Ti5O12/MWNTs具有较高的比表面积,更有利于锂离子的扩散;且MWNTs提供的三维导电网络状结构提高了复合材料的导电性,Li4Ti5O12/MWNTs具有更好的倍率性能和循环性能。在10 C下放电,比容量为140 mAh/g;经过300次循环其放电比容量仍有124 mAh/g,容量保持率为89%。     

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。     

PEO-LiClO4-Li4Ti5O12复合聚合物电解质性能研究

选用钛酸锂(Li4Ti5O12)纳米粒子作为填料对聚环氧乙烷(PEO)基聚合物电解质进行改性。通过交流阻抗谱(EIS),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)等手段对材料进行了表征,考察了Li4Ti5O12对聚合物电解质电化学性能的影响。研究表明,Li4Ti5O12的加入减小了聚合物的结晶度,提高了聚合物电解质的电导率,增加了聚合物中得载流子数,PEO16/LiClO4/15%Li4Ti5O12体系30℃电导率达到5.31×10-5S/cm,并初步研究了以此膜为电解质的复合锂硫电池的性能。     

以PEG为模板剂和碳源制备Li4Ti5O12/C复合材料

采用聚乙二醇作为模板剂和碳源制备Li4Ti5O12/C复合材料。利用粉末X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试手段研究了模板剂的用量对材料结构和形貌的影响。不同PEG用量时,所制备的样品均为尖晶石型纯相结构,随着PEG用量的增加,材料颗粒粒径逐渐减小,形貌趋于类球形。在1.0～2.5 V的电压范围内测试了材料的恒流充放电性能及倍率循环性能,结果显示,模板剂的用量为8%时,制备的Li4Ti5O12/C复合材料具有最佳的电化学性能。0.2 C时充放电比容量分别是153.5 mAh/g和154.5 mAh/g,在5 C条件下循环40次,复合材料的容量保留率为95.2%。     

Mo掺杂对Li_4Ti_5O_(12)负极材料电化学性能的影响

尖晶石型Li4Ti5O12是一种"零应变"负极材料,它被认为是最具前景的动力锂离子电池负极材料之一。然而Li4Ti5O12较低的电导率限制了它的实际应用。通过对其进行不同价态元素的掺杂改性,以提高Li4Ti5O12材料的高倍率性能和循环性能,并研究了低电位下的电化学行为。研究了高温固相法合成了的Mo6+掺杂Li4Ti5O12的材料,结果表明:Mo6+的掺杂有效地提高了材料的放电比容量,0.1 C时,Li4Ti4.8Mo0.2O12的首次放电比容量高达356.6 mAh/g;Li4Ti4.9Mo0.1O12和Li4Ti4.85Mo0.15O12在6 C下循环100次后的可逆比容量分别为210.8、199.4 mAh/g,在高倍率循环过程中表现出了比Li4Ti5O12高的比容量。但随着掺杂量的增加,循环性能却逐渐降低。     

Cr_2O_3修饰Li_4Ti_5O_(12)的制备及电化学性能

采用湿法球磨工艺和热处理制备三氧化二铬(Cr2O3)修饰钛酸锂(Li4Ti5O12)材料。Cr2O3修饰后,Li4Ti5O12的XRD图中没有出现杂质峰。Cr2O3修饰可提高Li4Ti5O12在高倍率下的容量保持率和循环性能。Li4Ti5O12-1.5%Cr2O3材料的倍率性能和循环性能最好,以5.0 C在1.0~2.5 V充放电,第500次循环的放电比容量为122.8 m Ah/g,容量保持率为96.2%;纯相Li4Ti5O12分别为48.3 m Ah/g、81.1%。Cr2O3修饰降低了Li4Ti5O12的电荷转移阻抗,提高了材料的电化学活性。     

FePO_4包覆的LiMn_(1.5)Ni_(0.5)O_4/Li_(3.9)Na_(0.1)Ti_5O_(12)全电池性能

分别采用溶胶凝胶法和高温固相法合成了Fe PO4包覆的Li Mn1.5Ni0.5O4正极材料和Li3.9Na0.1Ti5O12负极材料,并组装了Li Mn1.5Ni0.5O4/Li3.9Na0.1Ti5O12(LMNO/LNTO)全电池,采用充放电测试、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)研究了Fe PO4包覆对Li Mn1.5Ni0.5O4/Li4Ti5O12全电池电化学性能的影响。结果表明,Fe PO4的包覆抑制了Li Mn1.5Ni0.5O4高温合成时Mn3+的产生,有利于锂离子的可逆脱嵌。Fe PO4包覆的Li Mn1.5Ni0.5O4/Li3.9Na0.1Ti5O12(FP-LMNO/LNTO)比LMNO/LTO全电池具有更高的放电容量、循环性能、库仑效率和能量密度。FP-LMNO/LNTO全电池更适合作为动力锂离子电池。     

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.     

锂二次电池正极材料Li4Ti5O12的研究

用不同的TiO2原料,在相同的实验条件下固相合成了锂二次电池正极材料Li4Ti5O12.电化学测试结果表明,由介孔TiO2原料合成的Li4Ti5O12正极材料表现出更好的电化学性能.在0.2 C倍率放电时,介孔TiO2原料合成的Li4Ti5O12可获得较高的比容量,达162.1 mAh/g,而且通过65个循环后,在2C...     

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。     

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%。     

烧结工艺对纳米Li4Ti5O12性能的影响

以醋酸锂和钛酸四丁酯为原料、冰醋酸和无水乙醇为水解抑制剂和溶剂,采用溶胶-凝胶法经高温烧结制备了纳米Li4Ti5O12负极材料,系统研究了烧结工艺对材料组成、结构和电化学性能的影响.研究表明,烧结温度是影响材料性能的最主要因素,恒温时间次之.采用两步烧结法,将所得前驱体以5C/min的速率升温到600℃,保温6h,然后...     

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。     

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%。     

Li4Ti5O12纳米片的高倍率充放电性能

通过水热法合成了尖晶石Li4Ti5O12纳米片,大小为200～400nm,厚度为数纳米。制备的Li4Ti5O12纳米片具有良好的高倍率充放电性能,在10C、20C、30C、40C和50C下分别连续充放电50次,在第250次循环(50C)时的充放电比容量仍保持在95mAh/g左右。     

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。     

低温水热法制备花状球形钛酸锂的性能

采用低温水热法合成花状球形结构钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12)),对微-纳结构的形成机理及产物的电化学性能进行研究。双氧水(H_2O_2)是控制微-纳分层结构形成的关键因素。当一水合氢氧化锂、钛酸异丙酯用量分别为1.269 g、1.99 g,双氧水加入量为3 ml时,产物的电化学性能较好:在1.0~2.5 V充放电,5.0 C循环的首次放电比容量为164.8 m Ah/g,循环至500次时,容量保持率为80.2%;在0.1 C、0.5 C、1.0 C、5.0 C、10.0 C、15.0 C和20.0 C倍率下依次循环5次,20.0 C放电比容量仍高达128.3 mAh/g。