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。     

高温固相法一步合成碳包覆钛酸锂

以纳米二氧化钛(TiO_2)、碳酸锂(Li_2CO_3)、蔗糖(C_(12)H_(22)O_(11))为原料,以去离子水作混合溶剂,以氩气(Ar)作为保护气,高温固相合成了碳包钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12)/C)材料。采用XRD、SEM和电化学测试等方法分别对合成材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征。结果表明:与传统的高温固相法合成的钛酸锂相比,碳包覆钛酸锂的颗粒明显减小,一次颗粒平均粒度为82 nm;碳包覆钛酸锂放电比容量明显提高,0.1 C、1.0 C、5.0 C倍率下的放电质量比容量分别为171.3、162.3、157.8 mAh/g,循环20周后的容量保持率为100%。     

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。     

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。     

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。     

锂电池失效及材料界面能降低究因

通过参比电极检测钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))电池正负极充电时的电位变化,判定Li_4Ti_5O_(12)电池在55℃高温失效后的限容电极,并采用电子显微镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)和Raman散射方法对限容电极失效原因进行分析。参比电极实验结果表明电池失效后的限容电极均为LiCoO_2正极。对比电池失效前后LiCoO_2正极的SEM图谱、XRD图谱和Raman图谱发现,化成LiCoO_2正极的晶粒出现裂纹和破裂,LiCoO_2表面已不具有层状结构,极片的嵌脱锂动力学受到影响。     

复合碳源包覆钛酸锂材料及实装18650电池的性能

采用葡萄糖/碳纳米管对实验室制备的钛酸锂进行包覆改性,并选用商业化钛酸锂材料LTO-KDBR做对比,通过对材料的结构分析和电化学性能测试,为钛酸锂材料的产业化应用提供理论依据和指导。XRD测试表明实验室制备的钛酸锂材料LTO和LTO/C-4%与商业化产品LTO-KDBR的Li_4Ti_5O_(12)晶体结构相近,没有显著差别。SEM分析表明LTO和LTO/C-4%材料的颗粒均一性较差,存在2～3μm的较大颗粒,而LTO-KDBR材料为200～300 nm一次颗粒团聚而成。在10 C倍率下,LTO-KDBR的放电比容量为141.60 mAh/g,显著高于LTO和LTO/C-4%的比容量85.93和126.49 mAh/g。采用LTO-KDBR制备的18650电池,充放电循环500次后的放电容量保持率为88.7%,表明钛酸锂材料作为一种新型负极材料具有较好的大倍率充放电性能和长循环寿命。     

18650型Li_4Ti_5O_(12)/LiCoO_2电池失效模式分析

采用参比电极确定18650型钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))/钴酸锂(LiCoO_2)电池在45℃下循环失效后的限容电极,对限容电极进行形貌、结构、交流阻抗及循环伏安等分析。电池失效后,充放电限容电极均为LiCoO_2正极;该电极失效的主要原因是活性物质结构被破坏,LiCoO_2的晶粒细化且内部微观应变较大,导致极片的界面性能下降及嵌脱锂动力学严重降低。     

高安全长寿命LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2/Li_4Ti_5O_(12)电池的制备

研制以Li Ni_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2、钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))分别为正、负极活性物质,25μm厚的聚乙烯为隔膜的方形(245 mm×160 mm×6 mm)12 Ah铝塑膜软包装锂离子电池。筛选电极材料、电解液配方,并通过优化工艺制作的电池在1.5~2.7 V充放电,在常温(25℃)下以4.00 C循环6 000次的容量保持率大于98%,且不胀气;以0.50 C放电,在高温(55℃)下的容量为常温时的108.2%;最高脉冲放电比功率为2 232 W/kg。5只100%SOC电池串联进行针刺测试,不起火、不爆炸。     

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。     

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...     

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%。     

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。     

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...     

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。     

H2还原制备LiFePO4/C复合材料及反应机理

以H3PO4、Fe2O3、LiOH·H2O和葡萄糖为原料,利用H2还原制备了LiFePO4/C复合材料,并进行了XRD、SEM、碳含量和振实密度分析,以及电化学性能测试。制备的LiFePO4/C复合材料的含碳量为1.9%,振实密度为1.4g/cm3;0.1C、1.0C首次放电比容量分别为148.4mAh/g和128.4mAh/g,1.0C循环60次的容量保持率为98.8%。通过机理研究,发现了反应的中间产物Li3PO4、Li3Fe2(PO4)3、Fe2Fe(P2O7)2和LiFeP2O7。     

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。     

不同方法合成LiVPO4F/C的电化学性能研究

以葡萄糖、NH4H2PO4、V2O5和LiF为原料,分别通过液相法和固相法合成了锂离子电池正极材料LiVPO4F/C复合材料,并通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试技术对复合材料的结构、形貌及电化学性能进行了表征。结果表明,两种方法所合成复合材料均由三斜结构的LiVPO4F与碳组成;液相法所合成的材料首次放电比容量分别为133.7(0.2 C)、124.9 mAh/g(0.5 C)和118.7 mAh/g(1 C),明显高于相同测试条件下固相法所合成材料的首次放电比容量[131.2(0.2 C)、121.4 mAh/g(0.5 C)和104.9 mAh/g(1 C)],并且液相法合成的复合材料循环性能优于固相法合成的复合材料;液相法合成的LiVPO4F/C复合材料具有良好的循环性能和倍率性能,其2 C和5 C的放电比容量分别高达114 mAh/g和98 mAh/g,循环50次后,容量损失率均小于1%。