本文關(guān)鍵詞：鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰的制備和電化學(xué)性能研究

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【摘要】：鋰離子電池由于具有電壓高，體積小，質(zhì)量輕，對環(huán)境污染小、循環(huán)壽命長和比容量高等特點(diǎn)被認(rèn)為是綜合性能最好的電池體系，受到各國企業(yè)和研究工作者的廣泛關(guān)注。而鋰離子電池的負(fù)極材料能夠影響鋰離子電池的整體性能。最近，鈦酸鋰因具有穩(wěn)定的充放電平臺(tái)，是“零應(yīng)變”電極材料，而且循環(huán)性能好，比碳負(fù)極材料有更快的充放電速率等優(yōu)勢，被看作是很有發(fā)展前景的鋰離子電池負(fù)極材料。同時(shí)，納米級(jí)負(fù)極材料能夠表現(xiàn)出更突出的電化學(xué)性能，其合成與性能研究引起了研究者的廣泛重視。 本文以鈦酸鋰材料為研究對象制備出了系列復(fù)合材料，采用XRD，SEM，TEM等測試方法對該系列材料進(jìn)行了形貌和結(jié)構(gòu)的表征，并且將其作為負(fù)極材料組裝成鋰離子電池，測試其電化學(xué)性能。主要的研究內(nèi)容如下： （1）采用水熱法制備了Ti3+自摻雜的Li4Ti5O12-TiO2納米顆粒。 以鈦粉為原材料，通過在氫氧化鈉下高溫水熱處理，得到鈦酸鈉，并通過進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)得到Ti3+自摻雜的Li4Ti5O12-TiO2納米顆粒。此種方法具有環(huán)境友好及成本低等特點(diǎn)。通過一系列的對比試驗(yàn)，證明Ti3+自摻雜的Li4Ti5O12-TiO2具有良好的循環(huán)性能，并能在大倍率充放電條件下，，保持較高的比容量。 （2）采用水熱法制備了Li4Ti5O12-TiO2納米線 以鈦粉，氫氧化鈉，氫氧化鋰為原材料，制備出金紅石型二氧化鈦-鈦酸鋰復(fù)合材料。研究表明，通過在氨氣下處理的金紅石型二氧化鈦-鈦酸鋰復(fù)合材料具有更好的電化學(xué)性能。 （3）采用溶劑熱制備了碳包覆氮摻雜的鈦酸鋰納米顆粒。 以四氯化鈦為鈦源，合成了碳包覆氮摻雜的鈦酸鋰納米顆粒，作為鋰離子電池負(fù)極材料。通過與純Li4Ti5O12，碳包覆的鈦酸鋰相比，電化學(xué)性能得到提高。在0.5C下，首次放電容量為194mAh g-1，并且在以后的循環(huán)過程中具有較好的穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池 負(fù)極材料 電化學(xué)性能 Li4Ti5O12 Li4Ti5O12-TiO2
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 引言11
• 1.2 鋰電池材料簡介11-13
• 1.3 鋰電池中的負(fù)極材料13-16
• 1.3.1 碳負(fù)極材料14-15
• 1.3.2 合金負(fù)極材料15
• 1.3.3 金屬氧化物負(fù)極材料15-16
• 1.3.4 其他負(fù)極材料16
• 1.4 尖晶石型鈦酸鋰化合物16-21
• 1.4.1 鈦酸鋰的結(jié)構(gòu)及嵌鋰機(jī)理：16-17
• 1.4.2 鈦酸鋰的制備方法：17-19
• 1.4.3 尖晶石型鈦酸鋰的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 論文選題依據(jù)和主要內(nèi)容21-23
• 1.5.1 本文的選題背景21-22
• 1.5.2 本文的研究思路22-23
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分23-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器23-24
• 2.2 材料的合成方法24
• 2.3 納米材料的物理性能表征24-25
• 2.3.1 X 射線衍射分析24
• 2.3.2 掃描電鏡分析24-25
• 2.3.3 透射電鏡分析25
• 2.4 材料的電化學(xué)性能測試25-28
• 2.4.1 極片的制備25
• 2.4.2 扣式電池的組裝25-26
• 2.4.3 充放電性能測試26
• 2.4.4 循環(huán)伏安法26-27
• 2.4.5 交流阻抗測試27-28
• 第三章 Ti~(3+)-Li_4Ti_5O_(12)-TiO_2的制備及電化學(xué)性能研究28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分28-29
• 3.2.1 Ti(3+)-Li_4Ti_5O_(12)-TiO_2的合成28
• 3.2.2 成分分析和結(jié)構(gòu)表征28-29
• 3.2.3 電化學(xué)性能測試29
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論29-39
• 3.3.1 納米材料結(jié)構(gòu)分析29-34
• 3.3.2 納米材料電化學(xué)性能分析34-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 N-Li_4Ti_5O_(12)/R-TiO_2的制備及電化學(xué)性能研究40-47
• 4.1 引言40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分40-41
• 4.2.1 納米材料的合成步驟40
• 4.2.2 成分分析和結(jié)構(gòu)表征40-41
• 4.2.3 電化學(xué)性能測試41
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論41-46
• 4.3.1 納米材料結(jié)構(gòu)分析41-43
• 4.3.2 納米材料電化學(xué)性能分析43-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第五章 碳包覆氮摻雜 Li_4Ti_5O_(12)的制備及電化學(xué)性能研究47-55
• 5.1 引言47
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分47-48
• 5.2.1 材料合成過程47-48
• 5.2.2 成分分析和結(jié)構(gòu)表征48
• 5.2.3 電化學(xué)性能測試48
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論48-54
• 5.3.1 納米材料結(jié)構(gòu)分析48-51
• 5.3.2 納米材料電化學(xué)性能分析51-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文與研究成果61-62
• 致謝62

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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

2 王國慶;呂菲;白瑩;吳鋒;;復(fù)合熔鹽法合成Li_4Ti_5O_(12)及其電化學(xué)性能研究[J];功能材料;2008年07期

本文編號(hào)：529563