无水溶胶-凝胶法合成Li_4Ti_5O_(12)纳米晶及性能研究

以月桂酸为表面活性剂,通过无水溶胶-凝胶法合成了高分散的Li4Ti5O12纳米晶。采用XRD、SEM、TG-DSC以及恒流充放电测试等手段对材料的形貌、结构和电化学性能进行表征。通过研究Li/Ti摩尔比、表面活性剂的量及煅烧温度对物相结构、颗粒形貌及电化学性能的影响,优化制备工艺。结果表明,表面活性剂的量对Li4Ti5O12的微观形貌及其电化学性能有显著的影响。800℃热处理10h后的产物,颗粒尺寸在100～300nm之间,基本无团聚,具有较好的分散性,显示出优异的电化学性能,1和2C下,首次放电容量分别为163.3和132.3mAh/g,50次放电循环后,放电容量无明显衰减。     

球形纳米晶LiFePO4和Li4Ti5O12的制备及电池研究

分别通过“控制结晶”和“外凝胶”工艺合成了球形纳米晶LiFePO₄/C和Li₄ Ti₅O₁₂/C材料.通过XRD、SEM、比表面及电化学性能测试等分析手段表明,合成的LiFePO₄/C和Li₄Ti₅O₁₂/C材料均为纳米一次粒子（晶粒）组成的球形二次粒子（颗粒）,具有较大的比表面积,振实密度分别达到1.25和1.71g/cm³;1C倍率下的首次放电比容量分别达到144.0和144.2mAh/g,并表现出优良的循环性能.以LiFePO₄/C和Li₄Ti₅O₁₂/C为正负极材料组成的1.8V锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能.     

低维纳米立方相Li_4Mn_5O_(12)的制备及锂吸附性能

以MnSO4·H2O和(NH4)2S2O8为原料通过控制水热反应条件合成了纯的四方相β-MnO2纳米氧化物,进一步通过低温固相法制备了立方相Li4Mn5O12,经酸浸脱锂后得到对Li+具有特殊选择性的MnO2离子筛.用XRD、HRTEM、SAED、吸附等温线、吸附动力学及共存金属离子的分配系数等手段对产物的晶相结构和Li+选择性吸附性能进行了研究.HRTEM和SAED图像表明氧化物MnO2、前驱体Li4Mn5O12和离子筛MnO2均为低维纳米棒.离子筛的最大吸附量达到6.6mmol/g,且当Li+初始浓度仅为5.0mmol/L时,离子筛的吸附量即可达到约5.0mmol/g,这对于在海水或锂离子浓度极低的盐湖卤水提锂具有重要的实用意义.     

负极活性材料Li4Ti5O12的研究进展

介绍了负极材料Li₄Ti₅O₁₂的物理特性和电化学性能,详细介绍并评述了Li₄Ti₅O₁₂ 在锂离子电池和不对称型超级电容器中的应用情况,总结了Li₄Ti₅O₁₂的不同合成方法及材料的电化学改性研究进展.     

水合氧化钛制备Li4Ti5O12及在电化学混合电容器中的应用

以水合氧化钛溶胶为起始反应物,在其中加入活性炭、柠檬酸和锂盐,干燥后在800℃热处理12h,制得具有尖晶石结构的新型准纳米晶Li₄Ti₅O₁₂. 电化学测试表明,该材料的首次嵌脱锂效率可达99.3%,85mA/g电流条件下的可逆嵌锂容量为152.3mAh/g,嵌脱锂平台稳定. 将其制成嵌锂电极后与活性炭电极构成Li₄Ti₅O₁₂/AC电化学混合电容器. 充放电测试表明,在该混合电容器中,Li₄Ti₅O₁₂电极在85mA/g电流条件的比电容量为96.4mAh/g,电容器充放电效率达96.5%.     

精细化砂磨制备纳米Li_4Ti_5O_(12)电极材料及其电化学性能研究

在固相法合成纳米Li4Ti5O12电极材料的过程中采用精细化砂磨技术,研究发现砂磨处理时间是影响纳米Li4Ti5O12微观结构和电化学性能的关键因素,XRD表明砂磨处理后Li4Ti5O12仍为尖晶石结构,粒度分布和SEM照片显示经过精细化砂磨处理后,Li4Ti5O12颗粒平均粒径由500 nm减小为370 nm,粒径分布也更加均匀;电化学性能评价结果显示,砂磨处理可使Li4Ti5O12电极材料倍率比容量增大约10~20 mAh/g,高倍率下增幅较低倍率更大,100次循环容量基本无衰减,稳定性很好。     

超疏水-亲水CaBi4Ti4O15涂层制备及其表面浸润性研究

采用简单的涂抹方法, 在衬底上制备了CaBi₄Ti₄O₁₅涂层; 经不同温度退火和120℃放置处理, 得到了浸润性从超疏水到亲水, 其表面接触角从152.5°到43.6°变化的CaBi₄Ti₄O₁₅涂层表面; 通过扫描电镜分析,研究了不同退火温度下涂层表面微观结构变化对表面 浸润性的影响. 结果表明: CaBi₄Ti₄O₁₅涂层表面晶粒和孔洞尺寸变化是导致其表面浸润性从超疏水到亲水变化的主要原因, 而包含纳米颗粒的阶层结构导致亲水CaBi₄Ti₄O₁₅涂层表面呈现出超疏水性.     

纳米Fe3O4- 活性炭混合超级电容器电化学性能的研究

研究了以纳米Fe₃O₄和活性炭(AC)为电极材料的超级电容器. 以FeSO₄·7H₂O和氨水为原料, 采用微波法制备出平均粒径为36nm的Fe₃O₄纳米粒子. 组装了以6mol/L KOH溶液为电解液的Fe₃O₄/KOH/Fe₃O₄、AC/KOH/AC、Fe₃O₄/KOH/AC三种类型的模拟电容器. 用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗法对电容器进行了电化学性能测试. 结果发现, 混合电容器的工作电压可达到1.2V. 电流密度为0.5mA/cm²时, 正/负极质量比为1.5的Fe₃O₄/KOH/AC电容器的能量密度达到9.25Wh/kg, 与AC/KOH/AC电容器相比, 能量密度提高了53.4%.     

尖晶石Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x的高温固相法制备及电化学性能研究

本文以高温固相合成法作为基本的材料制备技术,旨在通过卤素掺杂,提高其电子电导率进而改善电化学性能。用高温固相反应成功合成了Br掺杂Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x(0≤x≤0.3)的系列化合物,并对其形貌,物相和电化学性能进行了研究。电镜照片和XRD测试结果与Cl掺杂样品相似。电化学性能测试结果表明,在合成的所有样品中,样品Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x(x=0.2)表现出最佳的放电比容量。而且与未掺杂的Li_4Ti_5O_(12)相比,Li_4Ti_5O_(12-x)Br_x(x=0.2)的放电比容量和循环可逆性的都到了很大提高。     

掺杂钇铋Ce-Zr-Al储氧材料的制备及性能研究

采用共沉淀法制备了掺杂Y3+、Bi3+的CeO2-ZrO2-Al2O3(CZA)储氧材料,并通过XRD、低温N2吸附-脱附、氧脉冲吸附(OSC)及H2-TPR等手段进行了表征.XRD结果表明,600℃和1000℃焙烧后,Y3+、Bi3+的加入没有改变物相结构,所有样品均形成单一立方相萤石结构固溶体.低温N2吸附结果表明,Y3+掺杂的Ce0.6Zr0.3Y0.1O1.95-Al2O3(CZYA)材料,其织构性能及热稳定性都有很大的改善,1000℃老化5h后,比表面积和孔容可分别达80.75m2/g和0.22mL/g.OSC和H2-TPR结果表明,同时掺杂Y3+、Bi3+的Ce0.6Zr0.2Y0.1Bi0.1O1.9-Al2O3(CZYBA)材料,其储氧性能明显增强,经600和1000℃焙烧后分别达到461和242μmol/g;同时掺杂Y3+、Bi3+增强了CZA材料的还原性能,1000℃老化5h后还原峰温度从546℃降低到429℃.     

软化学法合成锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展

Li4Ti5O12作为锂离子电池负极材料,在Li嵌入和脱出的过程中,其晶型不发生改变,被公认为"零应变"材料,具有优良的循环性能和使用寿命.详细地评迷了蒸发溶剂法、Sol-gel法及水热法等软化学法合成Li4Ti5O12的制备工艺及研究现状,并比较了它们的优缺点,探讨了Li4Ti5O12的未来发展方向.     

锂离子电池负极材料球形钛酸锂的合成及性能

以3.98mol/L的四氯化钛为前驱体溶液,采用内凝胶法制备了具有尖晶石结构的球形钛酸锂(Li4Ti5O12)粉末。通过XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段表明,合成的Li4Ti5O12材料均为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),且具有较大的比表面积。以这种流动性好、粒径分布均匀、结晶度好的球形钛酸锂为正极材料和Li片为负极材料组成的锂离子电池具有平稳的充放电电压平台和优异的循环性能。在1.0~2.5V充放电,其首次放电容量为173.8mAh/g,经30次充放电循环后,其放电比容量仍有170.2mAh/g。     

锂离子电池负极材料球形Li4Ti5O12的合成及性能研究

研究了一种制备锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的新工艺．以TiCl4为原料,水解制备出Ti4 溶液,通过“外凝胶”法制备出球形前驱体,与Li2CO3按计量比混合均匀,再通过一定的热处理后制备了锂离子电池负极材料球形Li4Ti5O12．采用XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段考察了不同热处理温度对产品性能的影响．结果发现,经过800℃热处理16h后得到的产品颗粒呈球形、流动性好、粒径分布均匀、结晶度好;产品具有较高的振实密度,达到1．8g／cm3;并且还表现出较好的电化学性能,在1-3V之间充放电,其首次放电比容量高达160．7mAh·g-1,经过20次充放电循环后,其放电比容量仍有150．2mAh·g-1．研究表明该方法是一种适合制备高密度高活性Li4Ti5O12材料的工艺方法．     

Li_4Ti_5O_(12)的溶胶-凝胶合成及性能研究

研究了一种制备锂离子电池负极材料的Li4Ti5O12新工艺.以醋酸锂和钛酸丁酯为原料,异丙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备前驱体,再通过一定的热处理后制备了锂离子电池负极材料Li4Ti5O12采用XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段考察了不同热处理温度对产品性能的影响.结果发现,经过850℃热处理24h后得到的产品粒径分布均匀、结晶度好;并且表现出较好的电化学性能,在1～2.5V之间充放电,0.1、1.0和2.0C首次放电比容量分别达到174.5、154.9和124.38mAh/g,并且大电流充放电时具有较好的循环性能.研究表明该方法是适合制备高活性的Li4Ti5O12工艺方法.     

模板法Li4Ti5O12纳米线阵列的制备及其机理分析

通过溶胶填充模板法制备了Li4Ti5O12纳米线阵列,采用SEM、EDS、XRD对纳米线形貌和组成进行了表征.实验结果表明:以孔径为100nm阳极氧化铝模板(AAO),于-0.1MPa负压环境中填充0.8 mol/L Li4Ti5O12溶胶,80℃干燥,900℃空气气氛中焙烧20h,重复填充-干燥-焙烧四次,得到平均直径为70nm尖晶石结构的Li4Ti5O12纳米线阵列.其直径和长度分别由模板的孔径、厚度,溶胶浓度和填充次数控制,晶体结构取决于焙烧时间和温度.并在实验基础上,分析了纳米线形成机理.     

水热法制备锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料及其电化学性能

以LiOH溶液和不同粒径的自制球形TiO₂为反应物, 通过水热法快速地合成了尖晶石型结构的球形Li₄Ti₅O₁₂, 并考察了材料合成的水热反应机理和电化学性能。TiO₂在100℃、5 mol/L LiOH溶液中经水热反应20 h得到前驱体, 再经800℃热处理2 h便可得到粒径大小不同(0.5~1.5 µm)且分布均匀的球形尖晶石Li₄Ti₅O₁₂材料。LiOH在水热反应条件下扩散到球形TiO₂内部, 得到在分子水平混合均匀的Li-Ti-O中间体, 利于高温下生成纯相的尖晶石Li₄Ti₅O₁₂。所得粒径大小不同的Li₄Ti₅O₁₂材料均表现出稳定的电化学循环充放电性能, 其中, 粒径为0.5 µm 的Li₄Ti₅O₁₂材料的电化学性能最好: 室温下, 以0.2 C的倍率进行充放电, 其可逆容量达到158 mAh/g, 70周后容量保持率高于99%; 同时还表现出优异的高温循环稳定性, 55℃下以0.2 C的倍率进行充放电, 50次循环后其可逆放电比容量仍能达到125 mAh/g。     

非对称电化学电容器负极材料Li4Ti5O12的研究进展

Li4Ti5O12是一种尖晶石结构的可嵌锂材料,具有比能量高、循环性能稳定等特点,是电化学储能器件理想的电极材料.综述了Li4Ti5O12用作非对称电化学电容器电极材料的结构特点、储能原理、合成方法、电化学性能以及改性研究.针对Li4Ti5O12作为非对称电化学电容器负极材料大电流充放电时性能不佳的问题,提出了改进Li4Ti5O12电极材料电化学性能的研究思路.     

尖晶石型 Li4Ti5O12电极材料的合成与电化学性能研究

分别采用三种方法合成了尖晶石型Li4Ti5O12电极材料.考察了不同的工艺条件对目标材料性能的影响.应用XRD、SEM、LSD、CV、AC impedance以及恒流充放电测试等手段对目标材料进行了结构表征和性能测试.结果表明,利用溶剂分散湿磨可以在较短的时间内得到纯相的Li4Ti5O12.葡萄糖的加入能够提高Li4Ti5O12导电性,使材料具有良好的嵌锂性能.在0.2C倍率下进行充放电测试,其可逆比容量超过160mAh·g-1,44次循环后,容量没有明显衰减.Li4Ti5O12/LiFePO4实验电池测试表明Li4Ti5O12是可选的锂离子负极材料.     

锂离子电池负极材料多孔Li4Ti5O12/C的制备与表征

将钛源、锂源和碳源三种化合物一起球磨湿混成均匀浆料,再依次经过喷雾干燥和高温煅烧制得晶粒表面包覆纳米碳层的多孔球形钛酸锂(Li4Ti5O12)材料.通过XRD、SEM、TEM、BET和电化学性能测试等分析手段表明,合成出的Li4Ti5O12/C材料为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),具有较大的比表面积,达到39.5 m2/g;在0.1C、1.0C和5.0C倍率下的首次放电比容量分别达到172.2、168.2和153.6 mAh/g,并表现出优良的循环性能.晶粒表面包覆碳的多孔Li4Ti5O12材料具有明显的高倍率性能和循环稳定性优势.