作為一種具有廣泛應(yīng)用前景的儲能設(shè)備,動力鋰離子電池受到了普遍的關(guān)注。負極材料是鋰電池的重要組成部分,能直接決定鋰電池的電化學(xué)性能。然而,傳統(tǒng)石墨負極材料的高倍率性能較差,不能滿足快速充放電的需求。因此,尋求具有優(yōu)異高倍率性能的負極材料至關(guān)重要。本文對Li4Ti5O12材料在長循環(huán)過程中的容量衰減機理進行探究,同時對合成的Li4Ti5O12負極材料進行表面改性,以提高其電化學(xué)性能。主要研究內(nèi)容如下:（1）對Li4Ti5O12電池在500 mA/g電流密度下進行充放電循環(huán),系統(tǒng)研究了L4Ti5O12樣品在循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)、成分、循環(huán)伏安曲線和電化學(xué)阻抗的變化,探討了Li4Ti5O12材料在長循環(huán)過程中容量衰減的原因。除了在循環(huán)過程中因電解液分解和脹氣現(xiàn)象而導(dǎo)致性能衰減外,從尖晶石Li4Ti5O12轉(zhuǎn)變?yōu)閹r鹽結(jié)構(gòu)Li7Ti5O12過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)和組分改變也會導(dǎo)致Li4Ti5O12容量衰減。也就是說,重復(fù)充放電使得越來越多的Li+和Ti3+殘留在脫鋰的Li4Ti5O12中,引起結(jié)構(gòu)無序化,使得離子和電子電導(dǎo)率逐漸降低,極化現(xiàn)象不斷加劇,進而導(dǎo)致性能衰減。因此,通過改性來增強結(jié)構(gòu)和成分的穩(wěn)定性,... 

【文章來源】：山東大學(xué)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)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３．１純ＬＴＯ在５００?ｍＡ／ｇ電流密度下的長循環(huán)性能

??四種元素，來源于活性材料ＬＴＯ、結(jié)合劑聚四氟乙烯以及導(dǎo)電劑乙炔黑。圖３．２?（ｂ）??為ＬＴＯ－Ｏ的Ｔｉ２ｐ譜，圖中可以發(fā)現(xiàn)兩個對稱峰，分別位于４５８．４和４６４．２?ｅＶ，??與Ｔｉ４＋２ｐ３／２和Ｔｉ４＋２ｐ，／２相對應(yīng)，說明原始ＬＴＯ中只存在Ｔｉ４＋。當(dāng)電池經(jīng)過１００、??４５０和７００次循環(huán)后，Ｔｉ２ｐ峰出現(xiàn)了不對稱現(xiàn)象。除了在４５８．４和４６４．２?ｅＶ處存??在兩個峰，在４５７．４?ｅＶ和４６３．２?ｅＶ處又發(fā)現(xiàn)了額外的兩個峰，分別對應(yīng)著Ｔｉ３＋２ｐ３／２??和Ｔｉ３＋２Ｐｌ／２。Ｔｉ３＋的出現(xiàn)與鋰離子的儲存有關(guān)，如果充放電過程完全可逆，Ｔｉ３＋在??脫鋰過程中應(yīng)該能夠全部轉(zhuǎn)化為Ｔｉ４＋。因此，在脫鋰狀態(tài)下存在Ｔｉ３＋就說明在放??電過程中，Ｔｉ３＋不能夠完全可逆地轉(zhuǎn)化為Ｔｉ４＋。ＬＴＯ－１００、ＬＴＯ－４５０和ＬＴＯ－７００??中Ｔｉ３＋／Ｔｉ４＋的摩爾比分別為０．０２１、０．０７７和０．１５４。在最開始的１００次循環(huán)中

?２．５??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｖｓ?Ｌｉ／Ｌｉ?（Ｖ）??圖３．７在５００?ｍＡ／ｇ電流密度下充放電不同次數(shù)的ＣＶ曲線。??Ｆｉｇｕｒｅ?３．７?ＣＶ?ｐｒｏｆｉｌｅｓ?ａｆｔｅｒ?ｕｎｄｅｒｇｏｉｎｇ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ／ｃｈａｒｇｅ?ｃｙｃｌｅｓ?ａｔ?５００?ｍＡ／ｇ．??１?Ｓ００］（ａ）?ｃｐｉ＂?■?￣￣?５０００?＾?ｃｐｅ＾?ｃｐｔ?？?？?４（）ｉ）??？，?ｉｉｉ?ｌｈ—１?？?〇?１００?二?Ｉ￣ＩＩ￣｜＿ｌ?ＩＩ－！?＜?＜３?５００??１５〇〇＿?－心Ｓｉ１＂?：?：?；?４０００－?：?Ｚ??ｍｅａｓｕｒｅｄ?ｌｉｎｅｄ?＾?ｍｅａｓｕｒｅｄ?ｌｉｎｅｄ??ｐ１＇００．?？?＾—？＊?Ｅ?３０００＊?？?，５，＞］?；??°?９〇０＇?Ｓ?６０－?‘？?？？?氣?＼?■??＾?ｎ＝２〇〇〇－?？?＊?｜?？?？??Ｎ?？?Ｎ４＂?？?？?、’５？??３００－?；?２；：Ｕ＾＞Ｖ—?，〇〇°－?；／?，１??＇■ｉ?０?２ｔ）?４０?６０?ＳＯ?ｌ（）Ｕ?ｔ／?＂?ｌｏｏ?Ｉ?ｎ??Ｍ?Ｚ?（ｏｈｍ）?＾?，?，?？?Ｚ．?“》ｈ？”?■??０?３６〇?＆（＂）〇?９６〇?１２００?１５００?１８００?１０００?２０００?３０００?４０００?５０００??Ｚｋ?（ｏｈｍ）?Ｚｉ?〇?（ｏｈｍ）??圖３．８在５００?ｍＡ／ｇ電流密度下循環(huán)不同次數(shù)的ＥＩＳ譜測量值和擬合值。⑷前３００次循環(huán)


本文編號：2973528