基于金屬鈦的鈦酸鋰負(fù)極材料制備及電化學(xué)性能研究
發(fā)布時間：2021-04-08 14:12
Li4Ti5O12作為鋰離子電池的負(fù)極在嵌鋰/脫鋰過程中,具有較小的晶胞體積變化率,較高的嵌鋰電壓1.55 V（vs.Li+/Li）,在循環(huán)過程中電極較為穩(wěn)定,電解液中Li+不可逆損耗降低,電池循環(huán)性能提升,電池安全性能提高,因此在注重安全性、循環(huán)性能鋰離子動力電池領(lǐng)域,獲得了快速發(fā)展的機(jī)會。然而較低的電子電導(dǎo)率和理論容量(175 mAh g-1),導(dǎo)致鈦酸鋰電池功率性能和能量密度不佳,限制其商業(yè)化應(yīng)用。本論文針對以上問題分別使用固相、熔鹽相、液相三種反應(yīng)介質(zhì),使用具有還原能力的金屬鈦粉、陰極電流,表面修飾鈦酸鋰材料。并且使用金屬鈦粉作為鈦源,在熔鹽介質(zhì)中,通過原位自生長制備出鈦酸鋰電極材料。使用金屬鈦粉作為鈦源,在液相介質(zhì)中,通過緩慢水解制備出鈦酸鋰電極材料,均顯示出良好的電化學(xué)性能。以二氧化鈦、碳酸鋰作為初始原料,在固相合成過程中,添加不同質(zhì)量的粗顆粒鈦粉作為還原劑,制備出自摻雜Ti3+含量不同的鈦酸鋰材料。XPS卷積分析方法表明...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：127 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
鋰離子電池的新興應(yīng)用領(lǐng)域照片
第 1 章 緒論2 1 x2LiCoO xLi xe Li CoO+ → 對應(yīng)的負(fù)極所發(fā)生的電極反應(yīng)如下：66xC xLi xe Li C+ + + → 總的電池反應(yīng)方程式如下：2 1 2 66x xLiCoO C Li CoO Li C + → + 在 2.0-3.7 V 的電壓范圍內(nèi)，LiCoO2鋰離子電池進(jìn)行充放電，Li+離子出不會破壞正負(fù)極材料的晶體結(jié)構(gòu)，從而保證鋰離子電池良好的可逆隨著電池充放電次數(shù)的增加，碳負(fù)極材料較低的鋰化電勢，會逐漸消耗 Li+不可逆減少，從而造成電池循環(huán)性能的降低；而且充放電過程中鋰晶枝，進(jìn)而引發(fā)電池的安全隱患；因此開發(fā)鋰化電勢較高的負(fù)極材根本上消除鋰離子電池的安全隱患及提高鋰離子電池的循環(huán)性能均具的意義。
體積變化率接近～300%，這樣高的體積變化直接導(dǎo)程中，容易導(dǎo)致活性電極材料粉末化，與導(dǎo)電集流體低產(chǎn)生容量損失。而且金屬單質(zhì)表面的活性電解質(zhì)膜反應(yīng)生成，不斷的生成、溶解，造成電解液的不斷消響。因此控制金屬單質(zhì)在充放電循環(huán)過程中的較大的的關(guān)鍵，研究人員發(fā)現(xiàn)，使用納米結(jié)構(gòu)尺度的 Si、Sn 合材料，或使用整體硅負(fù)極材料，都有助于減小循環(huán)電極材料的電化學(xué)性能。型鈦酸鋰負(fù)極材料研究以 Li4Ti5O12材料作為鋰離子電池的負(fù)極，其屬 ， 其 它 Ti-O 基 氧 化 物 還 包 括 ， Li2Ti3O7.6TiO2)，H2Ti3O7(H2O.3TiO2)，TiO2等如圖 1-3 所示料的儲鋰性能在 1983 年被首次報道，隨后三十年間電池負(fù)極材料的電化學(xué)行為進(jìn)行了深入徹底的研究[
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Li4Ti5O12負(fù)極材料的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 季俊紅,秦國強,齊滿富,常智敏,周媛. 電池工業(yè). 2017(05)
[2]鈦酸鋰負(fù)極材料的改性研究進(jìn)展[J]. 李文良,李小兵,李新海. 電源技術(shù). 2015(09)
[3]鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題（Ⅷ）——負(fù)極材料[J]. 羅飛,褚賡,黃杰,孫洋,李泓. 儲能科學(xué)與技術(shù). 2014(02)
[4]提高鈦酸鋰負(fù)極材料倍率性能的研究進(jìn)展[J]. 朱希平,賀艷兵. 應(yīng)用化工. 2012(05)
[5]Synthesis and Electrochemical properties of Phospho-olivine Type LiFexM（1-x） PO4 （1≥x≥0） Compounds[J]. SUN Yu-heng?1, , LIU Xing-quan1, 2 2 1. Research and Development Center for Functional Materials, Chengdu Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 2. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China. 合成化學(xué). 2004(S1)
[6]高能二次電池開發(fā)的現(xiàn)狀和展望[J]. 夏永姚. 新材料產(chǎn)業(yè). 2003(09)
博士論文
[1]納米鈦酸鋰電極材料的制備及表面改性與嵌脫鋰行為研究[D]. 韓翠平.清華大學(xué) 2015
本文編號：3125706
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：127 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
鋰離子電池的新興應(yīng)用領(lǐng)域照片
第 1 章 緒論2 1 x2LiCoO xLi xe Li CoO+ → 對應(yīng)的負(fù)極所發(fā)生的電極反應(yīng)如下：66xC xLi xe Li C+ + + → 總的電池反應(yīng)方程式如下：2 1 2 66x xLiCoO C Li CoO Li C + → + 在 2.0-3.7 V 的電壓范圍內(nèi)，LiCoO2鋰離子電池進(jìn)行充放電，Li+離子出不會破壞正負(fù)極材料的晶體結(jié)構(gòu)，從而保證鋰離子電池良好的可逆隨著電池充放電次數(shù)的增加，碳負(fù)極材料較低的鋰化電勢，會逐漸消耗 Li+不可逆減少，從而造成電池循環(huán)性能的降低；而且充放電過程中鋰晶枝，進(jìn)而引發(fā)電池的安全隱患；因此開發(fā)鋰化電勢較高的負(fù)極材根本上消除鋰離子電池的安全隱患及提高鋰離子電池的循環(huán)性能均具的意義。
體積變化率接近～300%，這樣高的體積變化直接導(dǎo)程中，容易導(dǎo)致活性電極材料粉末化，與導(dǎo)電集流體低產(chǎn)生容量損失。而且金屬單質(zhì)表面的活性電解質(zhì)膜反應(yīng)生成，不斷的生成、溶解，造成電解液的不斷消響。因此控制金屬單質(zhì)在充放電循環(huán)過程中的較大的的關(guān)鍵，研究人員發(fā)現(xiàn)，使用納米結(jié)構(gòu)尺度的 Si、Sn 合材料，或使用整體硅負(fù)極材料，都有助于減小循環(huán)電極材料的電化學(xué)性能。型鈦酸鋰負(fù)極材料研究以 Li4Ti5O12材料作為鋰離子電池的負(fù)極，其屬 ， 其 它 Ti-O 基 氧 化 物 還 包 括 ， Li2Ti3O7.6TiO2)，H2Ti3O7(H2O.3TiO2)，TiO2等如圖 1-3 所示料的儲鋰性能在 1983 年被首次報道，隨后三十年間電池負(fù)極材料的電化學(xué)行為進(jìn)行了深入徹底的研究[
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Li4Ti5O12負(fù)極材料的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 季俊紅,秦國強,齊滿富,常智敏,周媛. 電池工業(yè). 2017(05)
[2]鈦酸鋰負(fù)極材料的改性研究進(jìn)展[J]. 李文良,李小兵,李新海. 電源技術(shù). 2015(09)
[3]鋰離子電池基礎(chǔ)科學(xué)問題（Ⅷ）——負(fù)極材料[J]. 羅飛,褚賡,黃杰,孫洋,李泓. 儲能科學(xué)與技術(shù). 2014(02)
[4]提高鈦酸鋰負(fù)極材料倍率性能的研究進(jìn)展[J]. 朱希平,賀艷兵. 應(yīng)用化工. 2012(05)
[5]Synthesis and Electrochemical properties of Phospho-olivine Type LiFexM（1-x） PO4 （1≥x≥0） Compounds[J]. SUN Yu-heng?1, , LIU Xing-quan1, 2 2 1. Research and Development Center for Functional Materials, Chengdu Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 2. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China. 合成化學(xué). 2004(S1)
[6]高能二次電池開發(fā)的現(xiàn)狀和展望[J]. 夏永姚. 新材料產(chǎn)業(yè). 2003(09)
博士論文
[1]納米鈦酸鋰電極材料的制備及表面改性與嵌脫鋰行為研究[D]. 韓翠平.清華大學(xué) 2015
本文編號：3125706
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3125706.html
最近更新
教材專著
