相比于鋰離子電池,鈉離子電池具有資源豐富、分布廣泛和成本低廉等優(yōu)點,在大規(guī)模儲能領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,近幾年獲得了學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注。在鈉離子電池體系中,負(fù)極材料對整個電池的能量密度和循環(huán)性能有著重要的影響。而在眾多的負(fù)極材料中,尖晶石型鈦酸鋰憑借其優(yōu)異的循環(huán)性能以及相對較高的鈉離子脫嵌電位,被認(rèn)為是一種極具應(yīng)用潛力的鈉離子電池負(fù)極材料。然而,由于鈦酸鋰中鈦的最外層軌道缺少電子,導(dǎo)致鈦酸鋰的導(dǎo)電性不佳。同時,由于鈉離子半徑較大,在脫嵌過程中離子擴散阻力大,易引起鈦酸鋰晶格畸變,嚴(yán)重制約著鈦酸鋰的倍率性能和循環(huán)性能。針對上述問題,近年來研究者們基于深入的儲鈉機制研究,通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和界面優(yōu)化,顯著提升了鈦酸鋰在鈉離子電池中的電化學(xué)性能。目前,文獻(xiàn)報道的改善鈦酸鋰儲鈉性能的策略主要有:引入電導(dǎo)率較高的包覆層和離子摻雜來提高材料電子導(dǎo)電率,緩解嵌鈉過程中的晶格畸變;通過結(jié)構(gòu)調(diào)控設(shè)計納米尺寸的鈦酸鋰材料以縮短離子擴散距離和增大其與電解液的接觸面積。本文綜述了近年來鈦酸鋰負(fù)極材料在鈉離子電池中的研究現(xiàn)狀,著重對鈦酸鋰的結(jié)構(gòu)與性能、合成方法和改性研究等方面進(jìn)行了深入的闡述,并對下一階段鈦酸鋰作為鈉離子...

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【部分圖文】：

圖1三相共存區(qū)域的掃描電鏡透射圖

2Li4Ti5O12+6Na+6e-?Li7Ti5O12+Na6LiTi5O12(1)鈦酸鋰的脫嵌鈉電位平臺為0.9V(vs.Na/Na+),理論比容量約為150mAh·g-1,首次庫倫效率大約為81%[3]。

圖2部分特殊形貌的Li4Ti5O12

除了調(diào)控材料的尺寸以外,合成不同形貌的鈦酸鋰也能較好地改善材料的電化學(xué)性能。例如花狀[42-43]、海綿狀[44]、鋸齒狀[45]等形貌,圖2列舉了部分特殊形貌的鈦酸鋰。Liu等[46]將醋酸鋰、乙酰丙酮氧化鈦和PVP按一定化學(xué)計量比混合,運用靜電紡絲技術(shù)制成Li4Ti5O12的....

圖4(a)碳包覆鈦酸鋰及局部放大TEM圖;(b)未碳包覆與碳包覆鈦酸鋰在不同倍率下的對比[66]

研究發(fā)現(xiàn),碳包覆層厚度對鈦酸鋰儲鈉性能有著重要影響,若包覆層太薄,則無法實現(xiàn)連續(xù)均勻的包覆,包覆層太厚則會在一定程度上阻礙離子的快速脫嵌并影響可逆容量。因此,如何實現(xiàn)鈦酸鋰的均勻薄層碳層包覆非常關(guān)鍵。Kim等[66]以瀝青為碳源,通過高溫?zé)Y(jié)獲得了碳包覆層小于5nm的Li4Ti....

本文編號：3976675