锂离子电池负极材料Li1+xTi2O4的制备及电化学性能研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:l907603912
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论文较详细地综述了锂离子电池负极材料及钛酸锂的合成方法、电化学性能及其研究进展,对LiTi2O4、Li1+xTi2O4、(Li2O)1+x·4TiO2碳热还原固相反应制备方法及相关性能进行了研究。   将Li2CO3、TiO2、乙炔黑按物质的量比为1:4:2混合均匀,在氩气气氛中于700~850℃焙烧2~12h试制样品,TG-DT测试表明样品前躯体在650℃开始发生反应。XRD测试表明,生成产物主要为尖晶石相和金红石相。循环伏安和充放电测试表明,850℃下焙烧4 h合成产物的电化学性能较好,其初始放电比容量为122.58mAh/g,经过50次循环后放电比容量为112.6 mAh/g,其循环效率为初始容量的93%。   Li2CO3、TiO2、乙炔黑按物质的量比为(1+x):4:2(0≤X≤1,X分别取0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0)均匀混合,在氩气气氛中于850℃下焙烧4 h合成Li1+xTi2O4,随着X值的增大,TiO2相逐渐减少直至消失,最终产物为纯尖晶石相。循环伏安实验结果表明,随着X值的增大,产物的电化学可逆性改善。以0.1C电流倍率充电0.2C电流倍率放电,初始比容量分别为137mAh/g、141mAh/g、142.1mAh/g、163.1mAh/g、164.9mAh/g、150.5mAh/g,初始放电效率为90.5%、96.5%、96.8%、95.4%、98.0%和92.1%。   Li2CO3、TiO2按物质的量比为(1+x):4:2(X=0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0)混合均匀,在空气中于850℃下焙烧8h合成(Li2O)1+x·4TiO2。随着X值的增大,TiO2相逐渐减少直至消失,最终产物为纯尖晶石相。以0.1C电流倍率充电0.2C电流倍率放电,初始比容量分别为99.5mAh/g、100.3mAh/g、106.4mAh/g、150mAh/g、134.3mAh/g、127mAh/g,初始放电效率为93%、94%、91%、98%、98.5%和95.4%。   通过对有氧及氩气环境下合成钛酸锂进行对比,氩气条件下合成钛酸锂的综合性能优于有氧环境。有氧时,当Li2CO3、TiO2、乙炔黑按物质的量比为1.6:4:2时,性能最佳;而氩气条件下其配比为1.8:4:2时,性能表现较好,并优于有氧条件下的产物。  
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