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尖晶石钛酸锂(Li4Ti5O12)由于其零应变的特性,作为锂离子电池负极材料,具有优异的循环性能和较长的循环寿命。而且钛酸锂的工作电压平台(1.5-1.6 V vs.Li/Li+)较高,可避免生成SEI膜,同时能有效避免因锂枝晶导致的安全问题。研究人员对钛酸锂作为负极材料寄予厚望,期望它能替代碳材料。然而Li4Ti5O12较低的导电性(10-13 S/cm)限制了其实际应用。可以通过制备特殊形貌、掺杂或包覆等方法来改善这一问题。本文采用氢氧化钠刻蚀法制各了具有多孔球形形貌的Li4Ti5O12,并探究NaOH浓度、水热温度和水热时间对产物的影响。结果表明,NaOH浓度为15 mol/L,水热温度为150℃,水热时间为12h时制备的Li4Ti5O12电化学性能最好。在0.5C下,样品的首次放电比容量为161.9mAh/g,经过300次循环后,容量保持在127.2 mAh/g,容量保持率为78.5%;10 C下,样品的首次放电比容量为125.2 mAh/g,循环1000次后,容量保持在95.4 mAh/g,容量保持率为76.9%。采用一步水热法制备Li4Ti5012,并探究水热温度、水热时间和煅烧温度对产物的影响。结果表明,水热温度为180℃,水热时间为12 h,煅烧温度为7000C时制备的Li4Ti5O12电化学性能最好。在0.5 C下首次放电比容量为184.2mAh/g,循环300次后容量仍保持在153.4 mAh/g。在20 C下,首次放电比容量达到126.3 mAh/g,经过1000次循环后,容量保持在107.8:mAh/g。此外,采用水热法制备了 Li4Ti5-xCoxO12和Li4Ti5-xNbxO12样品,探究Co掺杂和Nb掺杂对Li4Ti5O12的影响。结果表明,Co2+和Nb5+的掺杂可以改善Li4Ti5O12的电化学性能。Li4Ti4.8Co0.2O12样品在0.5 C下,首次放电比容量为220mAh/g,循环300次后容量仍保持在 169.4mAh/g。20C 循环 1000 次容量保持为 123.1 mAh/g。Li4Ti4.9Nb0.1O12样品在0.5 C下,首次放电比容量为186.5 mAh/g,循环300次后放电容量仍保持在163.4 mAh/g。20 C 循环 1000 次容量保持为 112.1 mAh/g。