【摘 要】
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近年来,随着先进储能设备的不断增加,储能材料及其制备工艺的选择越来越多。钛酸锂(Li4Ti5O12,LTO)具有较高的电压平台,并且具有极好的循环稳定性能,被认为是最有前途的储能材料之一。探究低成本、低能耗、快速灵活制备LTO负极材料的工艺尤为重要。为解决传统电极制备过程中存在操作复杂、成本较高等问题,本文分别采用微电子喷墨打印法（Microelectronic inkjet printing）和
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近年来,随着先进储能设备的不断增加,储能材料及其制备工艺的选择越来越多。钛酸锂(Li4Ti5O12,LTO)具有较高的电压平台,并且具有极好的循环稳定性能,被认为是最有前途的储能材料之一。探究低成本、低能耗、快速灵活制备LTO负极材料的工艺尤为重要。为解决传统电极制备过程中存在操作复杂、成本较高等问题,本文分别采用微电子喷墨打印法（Microelectronic inkjet printing）和静电喷雾沉积法（Electrostatic Spray Deposition,ESD）成功制备了无粘结剂的钛酸锂电极,研究了不同工艺条件对电极材料的影响,通过添加碳材料对LTO电极进行改性以提高其电化学性能。具体研究工作和取得的主要结果如下:本文采用微电子喷墨打印法在铜箔基底上喷墨打印LTO,制备了锂离子电池负极材料。探究不同焙烧温度及不同的喷墨打印层数对产物的影响。结果表明,喷墨打印10层且热处理温度为700℃时,制备的电极材料电化学性能最好。在0.5 C下,电极材料放电比容量为101.4 m Ah/g;在3 C下放电比容量为91.27 m Ah/g,经过1000圈循环后,容量保持在77.94 m Ah/g,容量保持率为85.4%;在10 C、15 C、30 C和50 C下,样品的放电容量分别为88.5 m Ah/g、78.67 m Ah/g、72.69 m Ah/g、64.9 m Ah/g和52.6 m Ah/g。为提升LTO电极材料的电化学性能,采用铜箔作为基底与集流体,超导碳黑乙醇分散液作为前驱体溶液的添加剂,利用微电子喷墨打印法制备碳复合的钛酸锂电极。所制备的电极材料较空白LTO电极表现出较好的电化学性能。与空白LTO电极进行对比,LTO与碳复合电极在0.5 C、1 C、3 C、5 C、10 C、30 C、50 C倍率下,比容量分别为153.9 m Ah/g、131.5 m Ah/g、124.5 m Ah/g、114.9 m Ah/g、110.3 m Ah/g、104.1 m Ah/g和91.3 m Ah/g,并且在3 C下循环500圈后,比容量保持在105.8 m Ah/g,容量保持率在80.2%。此外,采用静电喷雾沉积法制备了以不锈钢网为基底与集流体的Li4Ti5O12电极。对比不同焙烧温度以及喷雾流速对产物的影响。结果分析表明,喷雾流速为0.2 m L/min且热处理700℃时制备的样品性能最好。在0.5 C、1 C、3 C、5 C、10 C、20 C和30 C下,放电比容量分别为116.6 m Ah/g、105.7 m Ah/g、94.2 m Ah/g、85.3 m Ah/g、74.5 m Ah/g、60.9 m Ah/g和50.7 m Ah/g,且在3 C下循环100圈后,容量为94.4 m Ah/g,容量保持率73.8%。
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