微波辅助溶胶-凝胶法合成锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)

以微波辅助溶胶-凝胶法合成Li4Ti5O12、Al或C掺杂的Li4Ti5O12样品。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分别表征所得产物的结构和形貌,研究不同样品在恒流充放电条件下的电化学性能。结果表明:合成Li4Ti5O12粉体的最佳微波处理条件为800℃、40min;微波热处理合成样品颗粒尺寸为100nm左右,掺Al或C样品颗粒的分散性要优于未掺样品的。首次充放电结果表明:所有样品的放电平台平稳,掺Al或C样品的首次放电容量均高于未掺样品的,掺C样品的首次放电容量为162mA·h/g,更接近Li4Ti5O12的理论容量(175mA·h/g)。     

以竹叶为碳源制备Li4Ti5O12/C复合材料

以钛酸四丁酯、醋酸锂、柠檬酸和竹炭为原料,采用两步煅烧和溶胶-凝胶法制备锂离子电池Li4Ti5O12/C负极材料。采用XRD、SEM表征材料的微观结构和形貌。采用恒流充放电、交流阻抗和循环伏安法研究材料的电化学性能。结果显示,Li4Ti5O12/C具有良好的结晶度,颗粒表面光滑,分散均匀,粒径为200~300 nm。10 C倍率下,Li4Ti5O12/C的首次放电比容量为180.4 mA•h/g,循环300圈后为167.5 mA•h/g,容量保持率为92.8%,远高于Li4Ti5O12的46.9%。在20 C大倍率下,Li4Ti5O12/C和Li4Ti5O12的容量保持率分别为68.9%和41.3%     

微波水热法合成Li4Ti5O12及其性能

采用微波水热法和水热法制备锂离子电池负极材料Li4Ti5O12,比较了合成方法对Li4Ti5O12电化学性能的影响,考察了其结构和形貌及电化学性能.结果表明,两种方法均合成了尖晶石结构的Li4Ti5O12,微波水热法合成的样品电化学性能较好,颗粒尺寸为200~300 nm,分布均匀,比表面积较大,在1 C的放电条件下,首次放电比容量为151.33 mA·h/g,97次循环后放电比容量为140.94 mA·h/g,保持率为93.14%,且电化学阻抗较小.     

制备方法对尖晶石Li4Ti5O12负极材料的性质影响

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等技术和手段表征合成产物的结构、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80nm。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161.6mAh/g、165.9mAh/g和171.5mAh/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。     

Li4Ti5O12@C复合材料的制备及其性质研究

本文以葡萄糖为碳源,采用原位复合法制备锂离子电池复合负极材料Li4Ti5O12@C,同时探讨了不同碳包覆量对Li4Ti5O12的影响。通过X-射线衍射和扫描电子显微镜对合成出的材料结构及表面形貌进行表征,采用恒电流充放电和电化学阻抗等技术对其进行电化学性能测试。结果表明：碳包覆量为3 %的Li4Ti5O12颗粒均匀且电化学性能最好。在0.5 C下,首次放电比容量为185.9 mAh/g,循环50次后,其放电比容量仍为161.5 mAh/g。在2.0 C下,首次放电比容量为99.9 mAh/g,材料表现出优良的电化学性能。     

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。     

高库仑效率的锂离子电池负极材料炭包覆锂化钛酸锂

利用纳米TiO2颗粒和Li2CO3为原料,分别在不添加及添加中间相沥青的情况下通过固相反应制备出Li4Ti5O12及炭包覆的锂化钛酸锂Li4+x Ti5O12/C。Li4Ti5O12颗粒尺寸在0.5～3μm之间,而Li4+x Ti5O12/C颗粒尺寸比较均匀,在200～500 nm之间,且颗粒表面包覆了一层厚度约2 nm的炭层。充放电研究表明,Li4Ti5O12的可逆容量较低,而Li4+x Ti5O12/C则具有非常高的可逆容量、循环稳定性及容量保持率。同时,Li4+x Ti5O12/C可提供Li+补偿首次不可逆容量损失,导致首次库仑效率超过100%。Li4+x Ti5O12/C中预储锂量随碳源量的增加而增加,在碳源量5%条件下制得的Li4+x Ti5O12/C的首次脱锂容量超过嵌锂容量24.2 mAh·g-1。Li4+x Ti5O12/C有望消除锂离子全电池的首次不可逆容量损失并提高其容量。     

高库仑效率的锂离子电池负极材料炭包覆锂化钛酸锂

利用纳米TiO2颗粒和Li2CO3为原料,分别在不添加及添加中间相沥青的情况下通过固相反应制备出Li4Ti5O12及炭包覆的锂化钛酸锂Li4+x Ti5O12/C。Li4Ti5O12颗粒尺寸在0.5～3μm之间,而Li4+x Ti5O12/C颗粒尺寸比较均匀,在200～500 nm之间,且颗粒表面包覆了一层厚度约2 nm的炭层。充放电研究表明,Li4Ti5O12的可逆容量较低,而Li4+x Ti5O12/C则具有非常高的可逆容量、循环稳定性及容量保持率。同时,Li4+x Ti5O12/C可提供Li+补偿首次不可逆容量损失,导致首次库仑效率超过100%。Li4+x Ti5O12/C中预储锂量随碳源量的增加而增加,在碳源量5%条件下制得的Li4+x Ti5O12/C的首次脱锂容量超过嵌锂容量24.2 mAh·g-1。Li4+x Ti5O12/C有望消除锂离子全电池的首次不可逆容量损失并提高其容量。     

Mg掺杂对Li4Ti5O12电化学性能的影响

采用高温固相法合成尖晶石型Li4Ti5O12电极材料,研究了镁掺杂对其电化学性能的影响。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)手段对材料进行表征,恒电流充放电考察了掺杂产物的电化学性能。Li4-xMgxTi5O12(x=0.1)具有良好的电化学性能和粒度分布,在0.2 C,1 C,3 C,5 C倍率下充放电时,首次充电比容量依次为164.2,158.6,150.8,144.5 mAh/g。结果表明掺杂镁的Li4Ti5O12,其高倍率得到了改善。     

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。     

无定形TiO2合成尖晶石Li4Ti5O12的性能

用无定形TiO2与Li2CO3高温固相反应合成了性能良好的"零应变"电极材料Li4Ti5O12. XRD, SEM和激光粒度分析表明,产物结晶度好,无杂质相,为纯立方尖晶石相,Li4Ti5O12颗粒呈砾石状形貌,有团聚现象,平均粒度约2.66 μm. Li4Ti5O12电极具有较宽的充放电平台,循环性能稳定. 以0.1 C电流比率恒电流充放电,首次放电容量和循环容量分别达180和150 mA·h/g. 交流阻抗谱研究发现,Li4Ti5O12不同嵌锂程度下的电导率对其电极的电化学阻抗具有较大影响,电极的Warburg阻抗曲线斜率与其荷电状态相关.     

Li4Ti5O12/Fe3O4复合材料的制备及其电化学性能

以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料,制备了纯相Li_4Ti_5O_(12),再用简单的水热法合成Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料作为锂离子电池的负极材料,通过XRD、SEM以及电池测试系统对纯相Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料进行了结构、形貌及电化学性能测试。结果表明,制得的复合物具有较好的球形结构且粒径较小(200～300 nm),综合电化学性能较好。由于复合的Fe_3O_4有较高的理论容量,该Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4复合材料表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)大的容量,在1.0 C下循环100圈后,Li_4Ti_5O_(12)/Fe_3O_4的放电比容量仍能达到470.2 m A·h/g,同时也表现出比纯相Li_4Ti_5O_(12)更优的倍率性能。     

柠檬酸包覆钛酸锂负极材料的改性研究

采用柠檬酸(C6H8O7·H2O)作碳源制备Li4Ti5O12/C复合材料,利用X射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了柠檬酸添加量对材料结构和形貌的影响。研究结果表明:添加不同量的柠檬酸,所制备的样品均为尖晶石型结构。随着柠檬酸添加量的增加,材料颗粒粒径逐渐增大,分布更加均匀,团聚也逐渐加剧。在1.0~2.5V的电压范围内,对样品进行恒流充放电测试,柠檬酸(C6H8O7·H2O)的添加量为6%时,制备的Li4Ti5O12/C复合材料具有最佳的电化学性能,0.2C和1C的放电比容量分别为171.3m Ah/g和165.4m 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。     

LiNO3-TiO2-尿素体系燃烧合成锂离子电池负极材料Li4Ti5O12及电化学性能

以纳米TiO2和LiNO3为原料,尿素为燃料,燃烧法合成了锂离子电池负极材料Li4Ti5O12. 利用XRD、SEM和恒电流充放电、循环伏安和交流阻抗对其进行表征. 结果表明,预设炉温850℃,尿素与锂摩尔比1,焙烧8 h,制备得到平均粒径小于500 nm、粒度分布均匀的纯相尖晶石型结构Li4Ti5O12,并具有良好的电化学性能,具有1.5 V充放电平台,在0.1 C倍率下(1 C=170 mA·h/g),其首次充放电容量达到168 mA·h/g,经过100次循环后放电比容量仍有162 mA·h/g,容量保持率96.4%.     

碳保护固相合成Li3V2（PO4）3/C工艺及其电化学性能研究

在碳粉填埋保护条件下,分别以草酸、硝酸锂、磷酸二氢铵和偏钒酸铵为碳源、锂源、磷源和钒源,采用固相合成法,在900,1 000,1 100℃下制备了Li3V2（PO4）3/C正极材料。X射线衍射、扫描电子显微镜和充放电分析测试表明,900,1 000,1 100℃焙烧均可获得较纯且粒径为50 nm~3μm的Li3V2（PO4）3/C;随焙烧温度升高,合成产物中的LiVP2O7杂质相含量下降;在0.1 C充放电倍率下,900,1 000,1 100℃合成的Li3V2（PO4）3/C充放电30次后容量保持率分别为80%,98.5%和95.7%。     

负极材料Li4-xMg-Ti5-yCoyO12的合成及其电化学性能

以Mg(CH3 COO)2·4H2O,CO(CH3 COO)2-4H2O作为Mg2+和CO2+的掺杂源,以乙醇为溶剂,C6H15 NO3作为络合剂,CH3,COOLi·2H2O和Ti(OC4 H9)4作为原料,利用溶胶-凝胶法制备复合掺杂2种金属的Li4-xMg-Ti5-yCoyO12材料,并对其进行了X射线衍射(XR...