论文部分内容阅读
尖晶石型结构的钛酸锂(Li4Ti5O12)作为电池负极材料时,因其属于“零应变”材料,在锂离子插入与脱嵌时的电池体积的变化几乎可以忽略,从而钛酸锂作为锂离子电池负极材料具有安全性好、体积密度轻、寿命长等优点。同时高达1.55 V的放电平台让其有效的抑制了SEI膜和锂枝晶的生成。因此有良好的循环稳定性、热稳定性以及稳定的放电平台。然而钛酸锂作为电池负极材料也存在以下缺陷:其较低的导电率(10-13 S·cm-1)和锂离子扩散系数(10-9-10-16 cm2·s-1)导致其在大电流密度下倍率性能需要改善。因此,寻找一种材料进行掺杂来提高钛酸锂的比容量和倍率性能成为了本文的首要研究工作。本文采用极其简易的水热合成法通过把钛酸异丙酯和乙二醇以及碳纳米管（CNT）置于反应釜中合成得到TiO2复合物,再加入LiOH水溶液反应得到凝胶前驱体,在N2氛围保护下烧结后得到钛酸锂-碳纳米管复合负极材料。本文主要从以下两个方面对钛酸锂-碳纳米管复合负极材料（LTO-CNTs）进行研究:第三章钛酸锂与碳纳米管的复合。通过两次合成反应,煅烧制备得到钛酸锂复合材料。本章主要研究了煅烧温度对复合材料性能的影响。结果表明在700℃烧结得到的LTO-CNTs复合材料具有很高的首次充放电效率（高达77%以上）以及良好的倍率性能(4 A·g-1电流密度时仍保有其100 mA·g-1电流密度下的50%以上的比容量,约123 mAh·g-1),在300 mA·g-1的电流密度下,在长达500次的循环后,其比容量几乎没有衰减仍然还有230 mAh·g-1.此外还研究了碳纳米管用量对LTO-CNTs的物理形貌以及电化学性能的影响。研究表明:当碳纳米管的用量为0.6 wt%时,在700℃烧结得到的LTO-CNTs有较高的比容量以及良好的倍率性能。且碳纳米管的加入能明显降低其电化学阻抗,改善材料的导电性能,并且大大降低了大电流密度下的极化现象从而提高了其倍率循环性能。第四章主要研究掺杂不同碳源制备的LTO-CNTs的电化学性能优劣以便为以后的工作开展打下基础,发现掺杂CNT的LTO-CNTs拥有更好的电化学性能即有更好的倍率性能和更高的比容量。