本文關鍵詞：高溫固相法制備鈦酸鋰的反應機制研究　出處：《北京有色金屬研究總院》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：尖晶石型鈦酸鋰以其較高的安全性,長壽命性,高功率型,而在動力鋰離子電池和儲能鋰離子電池負極材料領域有很好的研究價值和商業(yè)應用性。高溫固相法制備鈦酸鋰,使用納米級銳鈦礦或金紅石型二氧化鈦與性質穩(wěn)定、安全、價格便宜的碳酸鋰,通過機械球磨,得到微米或納米級的產(chǎn)物,能有效提高材料電化學性能。論文通過改變原料配比,煅燒制備得到中間相偏鈦酸鋰,二次煅燒得到顆粒粒徑約270nm的單相鈦酸鋰。制備過程中固/固相反應的特點,反應物之間是否發(fā)生反應,反應進行的程度,反應的控制步驟,直接影響產(chǎn)物的結構與性能。對制備過程的反應機理研究具有重要意義。通過等溫/變溫實驗研究,采用HTXRD表征反應過程中物相變化,TG-DTA熱分析檢測技術分析反應過程機理模型,SEM分析產(chǎn)物形貌粒徑變化,XRD分析產(chǎn)物物相組成及結晶性,對高溫固相法制備鈦酸鋰的反應機制進行分析。以Li2CO3和TiO2為原料高溫固相法一步煅燒制備Li2TiO3,并對反應過程進行了分析。通過TG-DTA對制備單斜晶系Li2TiO3的前驅體進行熱分析,以5/10/15/20/25K/min五種不同升溫速率分析變溫反應的動力學過程,結果表明反應的動力學過程在450℃時符合楊德方程球形模型的三位擴散機制。分別通過FWO法與FRL法計算得到了相近的反應活化能E與反應頻度因子A平均值。通過制備Li2Ti03的等溫熱重實驗研究表明,不同恒溫溫度的反應動力學曲線規(guī)律相似,600℃恒溫120min反應較完全,等溫反應過程主要受擴散反應的步驟控制。對制備鈦酸鋰的過程進行等溫反應實驗研究,K值法半定量分析,恒溫煅燒制備鈦酸鋰的全反應過程擬合結果符合三維擴散(Jander)與(Ginstling and Brounshtein)反應動力學模型,恒溫反應溫度對于反應進程的影響顯著,溫度越高,反應越快。通過對晶粒粒徑的統(tǒng)計分析,鈦酸鋰在恒溫過程中的晶粒生長表現(xiàn)出一定的規(guī)律,不同恒溫時間晶粒生長的激活能E值計算結果在135～145kJ·mol-1之間,晶粒生長的動力學指數(shù)平均值n=5.74612,結合不同n值的線性擬合結果分析推測恒溫過程中鈦酸鋰晶粒生長的動力學模型符合Brook晶粒生長模型的六次方方程。
【學位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM912

【參考文獻】

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1 高玲,仇衛(wèi)華,趙海雷;Li_4Ti_5O_(12)作為鋰離子電池負極材料電化學性能[J];北京科技大學學報;2005年01期

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本文編號：1332853