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锂离子电池负极材料L14Ti5O12以其优异的电化学性能,逐渐成为研究的热点。由于固相反应法具有工艺简单、易实现工业化生产等优点,Li4Ti5O12的制备通常采用固相反应法。为了更进一步理解固相反应机理,并为优化Li4Ti5O12的合成工艺提供理论指导,本文用非等温和等温动力学方法研究了Li2CO3和TiO2合成Li4Ti5O12的固相反应动力学。
采用TG和DSC联用技术研究了Li2CO3和TiO2反应过程,结合XRD的分析结果,确定了Li2CO3与TiO2合成Li4Ti5O12的化学反应:2Li2CO3+5TiO2→Li4Ti5O12+2CO2↑
用多重速率扫描法得到了不同升温速率下固相反应过程的TG/DTG数据,用非线性等转化率法、Kissinger-迭代法和Ozawa-迭代法、普适积分法和微分方程法研究了Li2CO3和TiO2反应过程的非等温动力学。研究结果表明,Li2CO3与TiO2生成Li4Ti5O12的反应过程属于随机成核和随后生长机理,积分和微分动力学方程分别为G(a)=[-ln(1-α)2]和f(α)=4/3(1-α)[-ln(1-α)]1/4,平均活化能为207.08 kJ·mol-1。
等温动力学研究表明:400℃时Li2CO3与TiO2的反应过程由扩散控制,450℃的反应过程由界面化学反应控制,但是500~600℃之间的等温动力学与非等温动力学的结果一致。
采用TG和DSC联用技术研究了Li2CO3和TiO2反应过程,结合XRD的分析结果,确定了Li2CO3与TiO2合成Li4Ti5O12的化学反应:2Li2CO3+5TiO2→Li4Ti5O12+2CO2↑
用多重速率扫描法得到了不同升温速率下固相反应过程的TG/DTG数据,用非线性等转化率法、Kissinger-迭代法和Ozawa-迭代法、普适积分法和微分方程法研究了Li2CO3和TiO2反应过程的非等温动力学。研究结果表明,Li2CO3与TiO2生成Li4Ti5O12的反应过程属于随机成核和随后生长机理,积分和微分动力学方程分别为G(a)=[-ln(1-α)2]和f(α)=4/3(1-α)[-ln(1-α)]1/4,平均活化能为207.08 kJ·mol-1。
等温动力学研究表明:400℃时Li2CO3与TiO2的反应过程由扩散控制,450℃的反应过程由界面化学反应控制,但是500~600℃之间的等温动力学与非等温动力学的结果一致。