隨著新能源領(lǐng)域的發(fā)展,鋰離子電池由于其安全環(huán)保、壽命長的特點得到廣泛應用。作為科技進步的推動者—材料,在提升鋰離子電池性能方面起著至關(guān)重要的作用。鈦酸鋅鋰作為新型負極材料,具有229 mAh g-1的理論容量（高于鈦酸鋰）,并且具有和鈦酸鋰相似的穩(wěn)定晶體結(jié)構(gòu),具有相對比較好的循環(huán)壽命。然而相對于商業(yè)化的石墨負極,鈦酸鋅鋰的導電性較差,容易使其在大電流下產(chǎn)生較大的極化,導致差的電化學性能,為了解決這一問題,本文對鈦酸鋅鋰進行表面碳包覆,以提高其導電性。探究了不同碳源黃腐酸、聚丙烯腈等在不同工藝條件下對鈦酸鋅鋰電化學性能的影響和改性作用機理,主要內(nèi)容如下:（1）在氮氣氣氛下高溫燒結(jié)黃腐酸和鈦酸鋅鋰的混合物,得到表面包覆突起狀碳層的鈦酸鋅鋰負極,該結(jié)構(gòu)能夠同時得到高的電子電導率和離子電導率,并且碳在提高鈦酸鋅鋰導電性的同時實現(xiàn)了 N和S的共摻雜。實驗結(jié)果表明,當黃腐酸量為28wt%,煅燒溫度為800℃時,得到的材料首次效率達到88%,在0.1、0.2、0.4、0.8和1.6 A g-1電流密度下分別具有191、179.4、165.4、157.1、143.5 mAh g-1的放電容量,且在0.... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１鋰離子電池工作原理圖［２８］

參數(shù)由ａ＝０＿８３７２?ｎｍ、Ｖ＝５８６?Ａ３變成了?ａ＝０．８３９５?ｎｍ、Ｖ＝５９１?Ａ３，晶胞參數(shù)??變化了約０．３％）?［３３］，保證了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，因此ＬｂＺｎＴｂＯｓ是鈦基材料中替代??ＬＵＴｉｓ〇ｉ２的首眩??ＬｂＺｎＴｉ３〇８具有尖晶石結(jié)構(gòu)（立方晶系中的一種），是屬于ＬｈＭＭ’３０８?（Ｍ＝Ｃｏ、Ｍｇ、??Ｚｎ，?Ｍ’＝Ｇｅ、Ｔｉ）尖晶石系列中的一種，具有Ｐ４３３２空間群，該材料最初是被用作介電陶??瓷進行探宂，隨后有了關(guān)于鋰離子電池方面的報道。鈦酸鋅鋰的晶體結(jié)構(gòu)如圖１．２所示，??其結(jié)構(gòu)可以寫成（Ｌｋ）．５ＺＴＯ．５）?ｔｅｔ?（ＬｋｓＴｉｕ）?＜ｋ，〇４，?Ｌｉ＋可以在其中的三維通道中可逆的嵌入??和脫出，并伴隨著ＴｆＶＴＰ＋的氧化還原反應的發(fā)生，由于Ｌｉ２ＺｎＴｂ〇８有著復雜的晶體結(jié)構(gòu)，??Ｌｉ＋在其中的遷移路徑尚未確定。??ｉｆ??圖１．２鈦酸鋅鋰的晶體結(jié)構(gòu)＾１。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＬｂＺｎＴｂＯｓ１３５１．??－５?－??

）將ＦＩ、ｌ／３ｗｔ％的Ｆ２和Ｆ３分別在相同條件下于７５０?°Ｃ進行煅燒，升溫速度和??降溫速度分別控制在５?°Ｃ／ｍｉｎ左右，保溫５?ｈ。待降溫結(jié)束后，取出樣品并用３００目的篩??子進行過篩，得到均勻的粉末樣品，分別標號為ＦＡ１、ＦＡ２和ＦＡ３。??（３）將剩余的Ｆ２前驅(qū)體平均分成兩份，分別按照（２）中相同的條件在８００?°Ｃ和??８５０?°Ｃ下進行鍛燒并且過篩，得到對比樣品標號為ＦＡ２－８００和ＦＡ２－８５０。??３．３結(jié)果與討論??３．３．１?ＸＲＤ?和?Ｒａｍａｎ?分析??圖３．１?（ａ）為純鈦酸鋅鋰（ＰＺ）和包碳后樣品（ＬＺＴＯ／Ｃ）的ＸＲＤ衍射圖，從圖中??能夠看出ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３以及ＰＺ的晶相相同，都為立方相ＬｂＺｎＴｉ３〇８（ＪＣＰＤＳ＃８６－１５１２）。??根據(jù)謝樂公式Ｚ）＝Ｋ；．／（＾ｃｏｓ０），以（３１１）晶面為標準可以計算出ＦＡ１、ＦＡ２、ＦＡ３以及ＰＺ??的平均晶粒直徑分別為４５．８、４８．４、４８．０和５４．３?ｎｍ。由于碳的作用，材料平均晶粒尺寸??并沒有因為二次燒結(jié)而長大。??碳的存在以及石墨化程度可以通過拉曼光譜得到進一步的證實。以ＦＡ２的拉曼為例，??如圖３．１?（ｂ）所示，圖中長方形范圍內(nèi)的拉曼峰屬于ＬｂＺｎＴｂＯｓ的振動模式，除此之外，??位于１３２５?ｃｎｖ１的Ｄ峰和１５８６?ｃｎｒ１的Ｇ峰分別代表無定型的碳和石墨化的碳［４６］，這兩個??峰的強度（Ｉｄ／Ｉｇ）比為１．２５，說明黃腐酸在７５０?°Ｃ下燒結(jié)得到的碳的石墨化程度比較低。??（ａ）?｜?（ｂ）?Ｄ??．．?．．Ｉ?ｌ?．?ｉ?１?一?＼?ｃ???：：；｜?／Ｍ??．．．１１?Ｉ?．１１?．社－嚴｝?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Li+在尖晶石鈦酸鹽Li2ZnTi3O8中的電化學行為[J]. 楊猛,卞亞娟,趙相玉,馮曉叁,汪敏,馬立群,沈曉冬.  南京工業(yè)大學學報(自然科學版). 2012(06)
[2]鋰離子電池負極材料鉬摻雜鈦酸鋰的制備及電化學表征(英文)[J]. 張新龍,胡國榮,彭忠東.  無機材料學報. 2011(04)
[3]鋰離子電池隔膜的研究及發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 樊孝紅,蔡朝輝,吳耀根,葉舒展,徐冰.  中國塑料. 2008(12)
[4]鋰離子電池聚烯烴隔膜的特性及發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 高昆,胡信國,伊廷鋒.  電池工業(yè). 2007(02)



本文編號：3532615