Li4Ti4.95Al0.05O12/C复合负极材料的制备及电性能研究

Li4Ti5O12是具有良好应用前景的锂离子电池负极材料之一.本研究以聚丙烯酰胺(PAM)为模板剂和碳源,采用改进的固相合成法制备锂离子电池负极材料Li4Ti4.95Al0.05O12和Li4Ti4.95Al0.05O12/C.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜等测试手段表征材料的物相结构和形貌.结果表明:Al掺杂未改变Li4Ti5O12的尖晶石结构,合成过程中PAM模板剂的引入能够有效调控材料微观形貌并降低颗粒团聚程度.采用恒流充放电和交流阻抗测试材料的电化学性能,Li4Ti4.95Al0.05O12/C复合材料的比容量和循环性能得到明显改善,0.2C倍率下首次充放电比容量分别达到159.2和160.8 mAh/g,5C倍率时仍有较好的循环性能.     

Si/Li4Ti5O12复合锂离子电池负极材料的制备、结构和电化学性能

本文以纳米Si为原料,通过溶胶-凝胶法,采用不同的煅烧温度,合成了在Si颗粒表面包覆Li4Ti5O12的复合结构材料作为锂离子电池负极材料。结合采用XRD、SEM、TEM、HRTEM和EDS等材料结构分析方法和对合成材料的首次库仑效率、循环稳定性及CV曲线的测试分析,研究了凝胶煅烧温度对合成材料的结构和电化学性能的影响,探讨了Li4Ti5O12的引入对改善Si负极材料循环性能的作用。研究结果表明,在600-800℃的煅烧温度下,溶胶-凝胶过程的产物主要为Li4Ti5O12,产物中Si保持其初始的晶体结构和颗粒特征。提高煅烧温度至1000℃,产物中出现相当量的杂相,大大降低了材料的容量。Si/Li4Ti5O12材料的首次充放电容量随煅烧温度的升高呈现先升高后又下降的变化,并在700℃获得最大值。Li4Ti5O12的引入较明显地改善了Si负极材料的循环稳定性。     

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.     

改进固相法制备Li4Ti4.95Nb0.05O12及其性能研究

为提高Li4Ti5O12的导电性和倍率性能,应用二步固相法制备了Nb掺杂的Li4Ti4.95Nb0.05O12负极材料,X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分布仪、充放电测试、循环伏安和交流阻抗等测试结果表明,合成的样品具有单一的尖晶石结构和平稳的充放电平台,粒径分布均匀,Nb掺杂改性的Li4Ti5O12具有优良的电化学性能,0.1、0.5、1和10C首次放电比容量分别为174.1、159.7、147和123.3mAh/g。10C下,循环20次后容量保持为118.1mAh/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．     

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.     

Li4Ti5O12负极材料的制备及其A位掺杂改性

钛酸锂(Li4Ti5O12)是一种"零应变"材料,即在充放电过程中,不发生体积变化,因而被认为是一种安全可靠的锂离子电池负极材料。在实际应用中,为了克服它的绝缘性缺陷,通常从颗粒纳米化和提高导电性两方面对材料进行改性。通过对传统溶胶凝胶法进行改进,成功地制备了颗粒细小(颗粒尺径约为150~400nm)、分散性良好的A位La3+掺杂的Li4Ti5O12粉体。La3+掺杂能够有效地减小界面电荷转移电阻,并缓解材料的电极极化现象。未进入晶格的La3+有可能阻塞Li+的一维扩散通道,而杂质La0.625Li0.125TiO3有效提高了材料的离子导电性,受两种因素的共同作用,不同La3+掺杂量的Li4Ti5O12表现出了不同的电化学性能。     

尖晶石Li4Ti5O12-xFx的制备与电化学计量性能研究

为了改善尖晶石型Li4Ti5O12材料的电子电导率和离子导电性,许多研究者认为阳离子掺杂改性是较有效的途径之一。主要通过金属阳离子V5+,Mn4+,Fe3+,Al3+,Ga3+Co3+,Cr3+,Ni2+,Mg2+等取代锂位或者钛位来提高导电性,改善电化学特性。本文主要是通过高温固相法合成F-掺杂的尖晶石化合物Li4Ti5O12-xFx及对其电化学性能的影响。     

Li4Ti5O12合成及电化学性质研究

报道一种合成Li4Ti5O12的新颖方法。XRD结果表明该方法合成的Li4Ti5O12化合物为尖晶石结构。用扫描透射显微镜对该化合物的粒径和形貌进行了分析．并对Li4Ti5O12的电化学性能进行测试。结果表明，通过该法合成的尖晶石材料在3．2-0．8V电压范围，采用一定电流密度下进行充放电，具有较高的放电容量（235mAh／g）和较好的循环性能。该法合成的具有良好电化学性能的Li4Ti5O12,使得其成为很有潜力的锂离子电池负极材料。     

高性能锂电池材料Li4Ti5O12/C的制备与性能

分别以蔗糖、可溶性淀粉作为碳源，采用固相法在N2气氛中制备尖晶石结构的Li4Ti5O12/C复合正极材料，通过X射线衍射（XRD），扫描电子显微镜（SEM）分析和电化学性能测试表征了Li4Ti5O12/C的晶体结构、表面形貌和电化学性能，结果表明，碳源的加入抑制了晶粒的生长，增大了材料的比表面积，增强了材料的电化学性能，其中，碳源为可溶性淀粉时，样品在0．1C下首次放电比容量达到了164．9mAhg^-1，在2．OCT首次放电比容量可达到125．4mAhg^-1，且循环性能良好。     

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.     

Carbon-coated Li_4Ti_5O_(12) Anode Materials Synthesized Using H_2TiO_3 as Ti Source

Two low-cost synthesis routes have been developed to fabricate carbon-coated Li4Ti5O12 by using H2TiO3 instead of anatase TiO2 as Ti source through solid-state reaction process. One route is a direct solid mixture of H2TiO3, Li2CO3 and pitch followed by high-temperature solid-state reaction. The other includes mixture of H2TiO3 and Li2CO3 with pitch dissolved in furanidine under vacuum and the same solid-state reaction procedure is followed after the mixture is totally dried. Microstructural investigations indicate that H2TiO3 exhibits secondary aggregates morphology with primary particle sizes of 10-20 nm. Carbon-coating layers with thickness of 2-3 nm have been observed on Li4Ti5O12 synthesized by the two routes. Cyclic performance, rate capability and electrochemical impedance spectrum of the two Li4Ti5O12/C composites have been performed, which indicate that Li4Ti5O12/C obtained by furanidine-assisted mixture exhibits better electrochemical performance than Li4Ti5O12/C synthesized by direct solid mixture. The possible reasons have been discussed. The low-cost synthesis routes of Li4Ti5O12/C using H2TiO3 as Ti source are expected to be more competitive than the traditional one for practical applications.     

Li4Ti5O12／C复合负极材料的一步固相合成及不同碳源的影响

采用固相合成的方法，以Li2CO3，TiO2为原料，分别以葡萄糖、柠檬酸、聚丙烯及三者的混合物作为碳源一步烧结合成了亚微米级的Li4Ti5O12／c复合负极材料,XRD结果显示其具有理想的尖晶石结构。研究结果表明，以葡萄糖作为碳源制备的Li4Ti5O12／c材料的性能最佳，其碳含量最高，为2．07％，0.5c和1c倍率下的放电容量分别达到了220和191mAh／g。     

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.     

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。     

高分散纳米晶Li_4Ti_5O_(12)电极材料的制备及电化学性能的研究

以月桂酸为分散剂,采用无水溶胶-凝胶法合成了高分散的Li4Ti5O12纳米晶.采用XRD、SEM、TG-DSC、激光粒度分析仪、交流阻抗以及恒流充放电测试,对材料的形貌、结构和电化学性能进行表征.结果表明,煅烧温度对Li4Ti5O12的结晶度、微观形貌及其电化学性能有显著的影响.800℃下热处理10h后的产物,颗粒尺寸细小均匀,约在120~275nm之间,显示出优异的电化学性能.在0.5和1C倍率下,首次放电比容量分别可达174.7和163.3mAh/g,经过50次放电循环后,放电容量循环性能优异.研究表明该高分散纳米颗粒的合成方法是适合制备高电化学性能的Li4Ti5O12材料的工艺方法.     

Ultralong-life and high-rate web-like Li4Ti5O12 anode for high-performance flexible lithium-ion batteries

Flexible lithium ion batteries （LIBs） have recently attracted increasing attention as they show unique promising advantages, such as flexibility, shape diversity, and light weight. Similar to conventional LIBs, flexible LIBs with long cycle life and high-rate performance are very important for applications of high performance flexible electronics. Herein, we report a three-dimensional （3D） web-like binderfree Li4Ti5O12 （LTO） anode assembled from numerous 1D nanowires exhibiting excellent cycling performance with high capacities of 153 and 115 mA·h·g^-1 after 5,000 cycles at 2 C and 20 C, respectively, and excellent rate property with a capacity of 103 mA·h·g^-1 even at a very high current rate of 80 C. Surprisingly, a flexible full battery assembled from the web-like LTO nanostructure and LiMn2O4 （LMO） nanorods exhibited a high capacity of 125 mA·h·g^-1 at high current rate of 20 C, and showed excellent flexibility with little performance degradation even in seriously bent states.     

Effects of Ag doping and coating on the performance of lithium ion battery material Li4Ti5O12

Series of anode materials (Ag modified Li4TiO512) were acquired through two types of solid state calcination (doping and coating). The samples were characterized by XRD and their grain sizes were examined by laser particle-size analyzer and the morphology of them were obtained by SEM. At 0.5 C discharging rate, the first specific discharge capacities of Ag doped Li4Ti5O12 (the amounts of dopants were 0.1, 0.25, 0.5 and 1 wt% of the weight of Li4Ti5O12) were found to be 136.8, 135.5, 140.4 and 155.6 mAh/g respectively. However, the corresponding values of coated samples (the amounts of coating were of the weight of Li4Ti5O12) were respectively at the same condition. Obviously, the Ag coated samples possessed the higher capacities. The first specific discharge capacities of the Ag coated samples (the amounts of coating were 3.0, 5.0, 8.0 and 10 wt% of the weight of Li4Ti5O12) were 170.74, 175.31, 191.61 and 192.06 mAh/g.