本文關(guān)鍵詞：高安全性鋰離子電池負極材料鈦酸鋰的制備及性能研究

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【摘要】：目前,鈦酸理(Li_4Ti_5O_(12))作為鋰離子電池負極材料,在純電動以及混合動力電動車的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。其主要特點是鋰離子在進入及脫出過程中,體積幾乎不會發(fā)生變化,同時較高的電壓平臺減少了液態(tài)電解質(zhì)的分解及SEI膜的生成。然而,較低的電導(dǎo)率及鋰離子擴散系數(shù)限制了其應(yīng)用。為了改善鈦酸鋰材料的電導(dǎo)率,本論文采用了三種方法,包括金屬離子摻雜,引入電導(dǎo)率高的第二相及粒徑控制的方法。首先,通過兩步固相法制備了鈦酸鋰及MgZr摻雜樣品,系統(tǒng)的研究了材料結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn),Li3.8Mg0.2Ti4.8Zr0.2O12樣品在1C,2C,5C下的放電比容量分別為,169.6 mAhg-1,144.2 mAhg-1,113.1 mAhg-1,明顯好于未摻雜樣品。電化學(xué)阻抗譜測試發(fā)現(xiàn),Li3.8Mg0.2Ti4.8Zr0.2O12樣品的材料內(nèi)阻明顯低于未摻雜樣品。然后,通過靜電紡絲的方法制備了Li_4Ti_5O_(12)和Li_4Ti_5O_(12)/C纖維。研究發(fā)現(xiàn),兩種材料均表現(xiàn)出較高的可逆電容量和倍率表現(xiàn)。比較兩種樣品發(fā)現(xiàn),Li_4Ti_5O_(12)/C復(fù)合材料具有更高的可逆比容量,倍率容量,低的電極極化,說明碳的引入,降低了鈦酸鋰顆粒的團聚,提高了其電導(dǎo)率。另外,電化學(xué)交流阻抗擬合譜(EIS)顯示Li_4Ti_5O_(12)/C和Li_4Ti_5O_(12)電池內(nèi)阻分為55Ω和135Ω,復(fù)合纖維的內(nèi)阻明顯低于未摻雜樣品。最后采用水熱法制備了Li_4Ti_5O_(12)樣品,并且對反應(yīng)產(chǎn)物分別采用700℃、750℃、800℃三種不同的燒結(jié)溫度,觀察不同燒結(jié)溫度對Li_4Ti_5O_(12)電化學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),750℃燒結(jié)的樣品的倍率表現(xiàn)好于另外兩個溫度得到的樣品,同時該樣品在高倍率50圈后,電容量保持在89%。另外,750℃燒結(jié)的樣品首圈放電比容量為235mAh/g,比理論值高34%,經(jīng)過10圈循環(huán)之后保持率為91%,經(jīng)過50圈大倍率循環(huán)之后保持率為89%,證明了通過水熱法制備的鈦酸鋰具有較好的電學(xué)性能。750℃燒結(jié)的樣品在0.5C倍率下,首圈比電容量為235mAhg-1,高于鈦酸鋰理論電容量34%,可能是來自樣品中殘留碳的電容量貢獻。
【關(guān)鍵詞】：鋰離子電池負極材料 鈦酸鋰 摻雜 靜電紡絲 水熱法
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM912
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 引言7-8
• 第一章 文獻綜述8-18
• 1.1 鋰離子電池概況8-10
• 1.1.1 鋰離子電池發(fā)展史8
• 1.1.2 鋰離子電池的工作原理8-10
• 1.2 鋰離子電池負極材料的研究進展10-12
• 1.2.1 鋰離子電池負極材料C材料10-11
• 1.2.2 鋰離子電池負極材料Si材料11
• 1.2.3 鋰離子電池負極材料Sn基材料11-12
• 1.3 鋰離子電池負極材料Li_4Ti_5O_(12)的研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3.1 鋰離子電池負極材料Li_4Ti_5O_(12)的結(jié)構(gòu)12-13
• 1.3.2 鋰離子電池負極材料Li_4Ti_5O_(12)的制備方法13-17
• 1.3.3 鈦酸鋰的改性研究17-18
• 第二章 固相法制備純相以及摻雜鈦酸鋰18-28
• 2.1 實驗?zāi)康?/span>18
• 2.2 實驗原料18
• 2.3 主要實驗儀器18-19
• 2.4 實驗步驟19-20
• 2.4.1 鈦酸鋰的合成19
• 2.4.2 鈦酸鋰的摻雜19
• 2.4.3 樣品的表征19
• 2.4.4 樣品的電化學(xué)性能測試19-20
• 2.5 實驗結(jié)果分析與討論20-26
• 2.5.1 摻雜鈦酸鋰的結(jié)構(gòu)和形貌分析20-22
• 2.5.2 摻雜樣品的電化學(xué)性能分析22-26
• 2.6 本章小結(jié)26-28
• 第三章 靜電紡絲法法制備納米級鈦酸鋰28-37
• 3.1 靜電紡絲法28
• 3.2 實驗原料28-29
• 3.3 主要實驗儀器29
• 3.4 實驗步驟29-30
• 3.4.1 鈦酸鋰的合成29
• 3.4.2 樣品的表征29-30
• 3.4.3 樣品的電化學(xué)性能測試30
• 3.5 實驗結(jié)果分析與討論30-36
• 3.5.1 鈦酸鋰的結(jié)構(gòu)和形貌分析30-32
• 3.5.2 鈦酸鋰材料的電化學(xué)性能分析32-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第四章 水熱法制備鈦酸鋰37-45
• 4.1 水熱法37
• 4.2 實驗原料37
• 4.3 主要實驗儀器37-38
• 4.4 實驗步驟38
• 4.4.1 鈦酸鋰的合成38
• 4.4.2 樣品的表征38
• 4.4.3 樣品的電化學(xué)性能測試38
• 4.5 實驗結(jié)果分析與討論38-43
• 4.5.1 鈦酸鋰的結(jié)構(gòu)和形貌分析38-40
• 4.5.2 鈦酸鋰的電化學(xué)性能分析40-43
• 4.6 本章小結(jié)43-45
• 結(jié)論45-46
• 參考文獻46-50
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文50-51
• 致謝51-52

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