锂离子电池负极材料钛酸锌锂的研究进展

报道了钛酸锌锂材料研究现状。对钛酸锌锂的结构与性能、合成方法和改性方法进行阐述。最后对钛酸锌锂负极材料进行总结和展望。     

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。     

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。     

炭材料在锂离子电池负极材料钛酸锂中的应用

以钛酸锂(Li₄Ti₅O₁₂,LTO)为负极的锂离子电池具有高安全性、高稳定性、长寿命等特点,但同时存在能量密度低、高倍率充放电性能差、胀气等不足,这是由于LTO本身容量低、平台电位高,导电性差,易与电解液发生反应导致的。研究表明,使用含炭材料(如传统炭材料、含碳有机物、新型炭材料等)对LTO电极材料进行包覆可以较好地控制LTO晶粒长大、提高导电性和抑制胀气。本文主要介绍了炭材料的存在对LTO电极材料性能的影响,以及LTO/C复合电极材料制备方法及未来发展趋势。     

锂离子电池负极材料钛酸锂微球的水热合成及性能

以水热法合成了尖晶石型Li4Ti5O12微球,研究了氢氧化锂用量、水热时间、热处理温度对Li4Ti5O12微球性能的影响,分析了合成机理。用X射线衍射仪分析样品结构,用扫描电子显微镜、透射电子显微镜表征产物的形貌,并研究了样品的恒流充放电性能和循环稳定性。结果表明：当0．2g水解产物与2．55mmolLiOH·H2O1...     

钛酸锂/石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能

以Li₂CO₃、锐钛矿TiO₂和石墨烯为原料，采用固相球磨及喷雾干燥相结合的方法制备钛酸锂和钛酸锂/石墨烯复合负极材料。用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）表征了样品的晶体结构及形貌。通过恒流充放电测试样品的电化学性能，考察不同石墨烯添加量对钛酸锂材料电化学性能的影响。当石墨烯添加量质量分数为1%时，钛酸锂/石墨烯复合负极材料（LTO-G-2）具有优异的倍率性能及循环稳定性。在0.2C、0.5C、1C、3C、5C和10C倍率下的充电比容量为172.9mA·h/g、165.7mA·h/g、163.5mA·h/g、157.4mA·h/g、154.0mA·h/g和143.5mA·h/g。5C倍率下经历200次循环，容量保持率为94.8%。循环伏安测试(CV)表明LTO-G-2样品的极化程度是最小的。交流阻抗测试（EIS）结果显示LTO-G-2的电荷转移阻抗（69.6Ω）小于纯的钛酸锂的电荷转移阻抗（140.5Ω）。     

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。     

锂离子电池负极材料磷酸钛锂研究进展

NASICON结构的磷酸钛锂[LiTi₂（PO₄）₃]作为新型的锂离子电池负极材料,具有环境友好、循环性能好、优异的热稳定性等优点,被认为是最具有应用前景的负极材料。LiTi₂（PO₄）₃具有138 mA·h/g的理论容量和2.5 V的平稳放电平台,但是LiTi₂（PO₄）₃电子电导率低、锂离子扩散系数小等缺点限制了其实际应用。因此,针对以上缺点,众多研究者通过对LiTi₂（PO₄）₃进行改性,极大地提高其电子电导率和锂离子扩散系数。简单介绍了LiTi₂（PO₄）₃的结构与性能,主要从制备方法和改性方法两方面综述了近年来的研究进展,并指出了LiTi₂（PO₄）₃材料目前研究存在的问题,展望了未来的应用前景。     

锂二次电池正极材料用四氧化三锰的制备研究

在75℃,pH值为6.5下,以一水硫酸锰为原料,采用空气直接氧化法,当控制Mn2+浓度为60～70 g/L,调节适当的空气流量和搅拌速度,反应12 h,即可制备得到符合锂二次电池正极材料用的四氧化三锰,产物为类球形貌,晶形完整,该Mn3O4振实密度大于1.85 g/m3,Mn含量高于70.5%,S含量低于0.15%,主要金属杂质含量均在30×10-6以下,中位粒径在6～14μm范围内。     

锂离子电池正极材料技术研究进展

对锂离子电池正极材料的研究进展进行了概括和评述。对钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂等已商品化材料的技术特点进行了分析。指出已商品化材料的技术改进方向。对新型材料5 V高电压尖晶石锰酸锂、富锂层状氧化物材料{xLi2MnO3·（1-x）Li［Mn1/3Ni1/3Co1/3］O2}的发展前景进行了展望。     

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

介绍了橄榄石型L iFePO4正极材料的优缺点和造成L iFePO4导电率和锂离子迁移率低的原因,讨论了近年来各种制备L iFePO4的方法以及改性研究,并对今后的发展方向作出了展望。     

锂离子二次电池正极材料锰酸锂的研究进展

锂离子电池正极材料锰酸锂的理论比容量较高,但由于多次循环过程中衰减严重,阻碍其商业化应用.综述了近年来其发展状况,总结了尖晶石型锰酸锂正极材料具备比容量较高、原料资源丰富、价格便宜、环境友好等特点,以及各方面应用情况.论述了其结构特点、工作原理、存在缺陷等.着重总结了近期的材料制备方法和稀土掺杂改性研究的进展情况,分类指出了一元稀土掺杂及多元稀土掺杂对材料改性的影响并指出了存在的问题,同时提出了未来的研究方向和发展前景.     

纳米多孔NiO类空心微球负极材料的制备与储锂性能

以NiCl₂·6H₂O、尿素、葡萄糖为原料采用水热法制备了NiO前体,将前体在空气中烧结最终得到NiO电极活性材料。该NiO样品具有镂空结构的类空心球形貌,且由50~100 nm初级纳米颗粒构成。对该NiO样品作为锂离子电池负极材料的储锂性能进行了研究,结果发现赝电容效应对该材料储锂容量和倍率性能有重要贡献。因独特的空心纳米结构和赝电容效应,该材料表现出出色的电化学循环稳定性和优异的大倍率充放电性能。在500 mA·g^-1电流密度下,100圈充放电循环后放电比容量为650 mA·h·g^-1,容量保持率达86.6%;在10 A·g^-1的超高倍率下,其稳定放电比容量仍高达432 mA·h·g^-1。     

Preparation and capacitance performance of nitrided lithium titanate nanoarrays

Nitrided lithium titanate (N-Li₄Ti₅O₁₂) nanoarrays with nanowire and nanotube structures were designed as the electrode materials of lithium-ion supercapacitor for electrochemical energy storage. Two types of TiO₂ nanoarrays were used as the precursor which involved TiO₂ nanowire array prepared by hydrothermal process and TiO₂ nanotube array prepared by anodization process. Li₄Ti₅O₁₂ nanoarrays were formed through hydrothermal reaction or sonochemical reaction of TiO₂ nanoarrays with lithium hydroxide and then calcination treatment process. Finally, N-Li₄Ti₅O₁₂ nanoarrays were formed through nitriding treatment of Li₄Ti₅O₁₂ using ammonia as nitrogen source. The electroactive N-Li₄Ti₅O₁₂ nanowire array and nanotube array exhibited the specific capacitance of 607.2 F g⁻¹ and 814.4 F g⁻¹ at a current density of 1 A g⁻¹, respectively. The corresponding capacitance retention was determined to be 92.1% and 94.2% after 1000 cycles at high current density of 5 A g⁻¹. The corresponding capacitance still kept 182.9 and 352.1 F g⁻¹ at much higher current density of 20 A g⁻¹, presenting reasonable rate capability for N-Li₄Ti₅O₁₂ nanoarrays. The improved capacitance performance of N-Li₄Ti₅O₁₂ nanotube array was ascribed to the more amount of TiN and more accessible nanotube surface area, which contributed to the improved conductivity and fast diffusion of electrolyte ions on the surface of electrode. Both N-Li₄Ti₅O₁₂ nanowire array and nanotube array with well-aligned integrative structure exhibited an excellent cycling stability during continuous charge/discharge process. Well-designed N-Li₄Ti₅O₁₂ nanoarrays with high capacitance, good cycling stability and rate capability presented the promising application as feasible electrode materials of lithium-ion supercapacitors for the energy storage.     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的研究进展

综述了合成Li2FeSiO4的方法,着重介绍了固相、溶胶-凝胶、水热、微波等几种主要的合成方法,并针对Li2FeSiO4电导率低的缺点,详细阐述了Li2FeSiO4电化学性能的改善方法,包括材料纳米化、孔状材料的制备、碳包覆和离子掺杂等。探讨了当前存在的问题及未来的研究方向。     

球形磷酸铁锂材料的制备及其18650电池的测试

采用高能球磨和喷雾干燥法制备了球形磷酸铁锂材料LFP-1,并制作18650实装电池,测试电极片的压实密度,同时选择一种商业化磷酸铁锂材料LFP-2作为对比。测试结果显示,2种LFP材料均由平均粒径为300~500 nm的一次颗粒组成,比表面积为13~15 m²/g,碳质量分数为1.5%左右。通过CR2032纽扣型电池充放电测试表明,在0.2C时,LFP-1的比放电容量约为165 mA·h/g,与商业化磷酸铁锂材料LFP-2相近。制备18650电池的结果表明,商业化磷酸铁锂LFP-2材料制备的电极片的最高压实密度可以达到2.52 g/cm³,显著高于实验室制得的磷酸铁锂材料LFP-1的最高压实密度2.25 g/cm³,这可能与材料的颗粒粒度分布不同有关。     

锂离子蓄电池正极材料层状锰酸锂的制备研究

介绍了通过水合-高温法合成的掺杂型的锰酸锂，具有层状结构，初始容量可达到133mAh／g，并具有良好的循环性；同时讨论了合成条件对产物结构与性能的影响。     

Nitrogen‐containing polymeric carbon as anode material for lithium ion secondary battery

Nitrogen‐containing polymeric carbon as anode materials for the lithium ion secondary battery is prepared from polyacrylonitrile (PAN) and melamine–formaldehyde resin (MF) at 600 and 800°C. Its physicochemical properties were investigated through elemental analysis, X‐ray powder diffraction, X‐ray photoelectron spectroscopy, and measurement of specific surface area. Results show that this kind of carbon is amorphous. Nitrogen atoms exist in the prepared polymeric carbon mainly as two states, that is, graphene nitrogen and conjugated nitrogen, and favor the enhancement of reversible lithium capacity. All the prepared polymeric carbon has a reversible capacity higher than that of the theoretic value of graphite, 372 mAh/g, and the highest reversible capacity can be up to 536 mAh/g. © 2000 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 77: 1735–1741, 2000