以偏鈦酸粉末作為鈦源,制備鈦酸鋰(Li₄Ti₅O₁₂)納米材料,Li₄Ti₅O₁₂由含鋰過(guò)氧化鈦配合物分解自組裝后經(jīng)煅燒結(jié)晶而得。采用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、氮?dú)馕?脫附和恒流充放電測(cè)試對(duì)材料結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明:水體系下,鋰鈦摩爾比為4∶5、于600℃煅燒5h得到的Li₄Ti₅O₁₂納米球顆粒粒徑在500nm左右,且具有豐富的孔隙,比表面積達(dá)到22.947m2/g;在電流密度4000mA/g條件下,比容量為157mAh/g,電流密度500mA/g下循環(huán)400次放電容量保持率為95.2%。表明水體系自組裝形成的Li₄Ti₅O₁₂納米負(fù)極材料可以縮短鋰離子遷移距離,其多孔性可以增大電解液與電極活性材料的接觸面積,使離子電子傳輸速率同時(shí)得到提高,從而獲得優(yōu)異的電化學(xué)性能。 

【文章來(lái)源】：化工新型材料. 2020年03期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

前驅(qū)體LT45及合成條件不同的樣品的XRD譜圖

圖3為放大倍率不同的LT4505樣品的SEM圖。由圖可以看出，水體系作為溶劑，鋰鈦摩爾比為4∶5于600℃煅燒5h生成的Li4Ti5O12基本都為近球形，粒徑約500nm。在水體系中，偏鈦酸在過(guò)氧化氫作用下溶解在含鋰堿溶液中，過(guò)氧化氫和Ti 4+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，形成含鋰過(guò)氧化鈦配合物溶液，配合結(jié)構(gòu)為[Ti(O2)2(OH)2]2-或[TiO(O2)(OH)2]2-[18-19]。微加熱水浴處理時(shí)，過(guò)氧化鈦配合物會(huì)發(fā)生分解，生成許多八面體結(jié)構(gòu)的TiO6單體或者2個(gè)單體共邊連接，在溶液飽和點(diǎn)以這兩者為基礎(chǔ)單位發(fā)生瞬間成核生長(zhǎng)，在后續(xù)快速低壓沸騰濃縮過(guò)程中迅速嵌鋰并在煅燒中結(jié)晶生成Li4Ti5O12材料。2.4 電化學(xué)性能分析

圖4(c）為水體系LT4505和乙醇體系LT4505-OH樣品的倍率性能。由圖可以看出：在電流密度50mA/g下，LT4505-OH的首次放電比容量為290mAh/g，略大于LT4505的首次放電比容量272mAh/g，但隨著電流密度的增加，LT4505-OH的比容量急劇下降，在電流密度為100mA/g、500mA/g、1000mA/g、2000mA/g、3000mA/g和4000mA/g條件下，其平均比容量分別為214mAh/g、176mAh/g、132mAh/g、62mAh/g、22mAh/g和10mAh/g；當(dāng)電流密度再次減小到100mA/g時(shí)，LT4505-OH的平均比容量回歸至193mAh/g，容量保持率為90.2%，小于LT4505的容量保持率99.6%，說(shuō)明在高電流密度下LT4505-OH的電化學(xué)性能和機(jī)械完整性比水體系LT4505差。主要原因可能是LT4505-OH顆粒較大且不含孔結(jié)構(gòu)，比表面積小，因此在高倍充放電過(guò)程中只有少量的鋰在電極材料表面進(jìn)行脫嵌，導(dǎo)致比容量急劇下降。圖4(d）為水體系LT4505和乙醇體系LT4505-OH樣品的循環(huán)性能。由圖看出：循環(huán)過(guò)程中LT4505和LT4505-OH首先在電流密度100mA/g下充放電4次以活化電極，然后在電流密度500mA/g下循環(huán)。充放電循環(huán)400次時(shí)，LT4505的放電比容量保持在216mAh/g，為初始值（227mAh/g）的95.2%；而充放電循環(huán)200次時(shí)，LT4505-OH的放電容量降至61mAh/g，為初始值（179mAh/g）的34.1%，循環(huán)過(guò)程中樣品比容量大幅度下降。LT4505的首次充放電庫(kù)倫效率為96%，在后續(xù)循環(huán)中逐漸達(dá)到100%，證明LT4505作為電極材料具有良好的充放電可逆性。


本文編號(hào)：2928861