本文選題：鈦酸鋰 + 二氧化鈦��； 參考：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：目前,中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展很大程度上依賴化石燃料的消耗。然而,化石燃料的過度使用導(dǎo)致了諸如全球變暖和空氣污染等環(huán)境問題�；剂蠈儆诓豢稍偕茉�,尋找清潔和可再生能源,以解決化石燃料帶來的環(huán)境問題和確保可持續(xù)發(fā)展迫在眉睫。以鋰離子電池提供動力的電動汽車具有替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機,減少溫室氣體排放的潛力。鋰離子電池具有循環(huán)壽命長和能量轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)勢,在消費類電子設(shè)備、工業(yè)儲能設(shè)備和電動汽車領(lǐng)域扮演重要角色。在追求電池高能量密度、高功率密度和長循環(huán)壽命等性能的同時,提高其安全性不可忽視。作為鋰離子電池負(fù)極材料,鈦酸鋰(Li_4Ti_5O_(12))在1.55 V的嵌鋰電位可以避免SEI膜形成和鋰枝晶生長。同時,Li_4Ti_5O_(12)性質(zhì)穩(wěn)定,適用廣泛;還具有價格低廉、環(huán)保友好等特點。但是,Li_4Ti_5O_(12)的鋰離子擴散系數(shù)和電導(dǎo)率較低,限制了其倍率性能。構(gòu)造納米尺度的Li_4Ti_5O_(12)縮短電子和鋰離子擴散距離并使用非碳材料進(jìn)行復(fù)合提高電導(dǎo)率和鋰離子擴散速率是一種非常有效的提高材料倍率性能手段。本文以提高Li_4Ti_5O_(12)的倍率性能為出發(fā)點,以納米化為手段對Li_4Ti_5O_(12)材料進(jìn)行研究。(1)使用溶膠凝膠法,以乙酸為絡(luò)合劑制備Li_4Ti_5O_(12)納米顆粒。在保持高物相純度、良好結(jié)晶性的同時,通過絡(luò)合劑延緩反應(yīng)時間,使反應(yīng)在分子級別進(jìn)行,將樣品粒徑控制在40~60 nm。在電化學(xué)性能方面,絡(luò)合劑的使用降低顆粒尺寸,進(jìn)而利于鋰離子和電子傳輸,提升Li_4Ti_5O_(12)的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。0.1 C倍率下比容量為168 m Ah g-1,1 C倍率下循環(huán)100圈后容量為120.5 m Ah g-1。(2)使用水熱法制備尺度在200~300 nm,厚度為30 nm的純相Li_4Ti_5O_(12)納米片;解釋納米片的形核長大機制;探究不同煅燒溫度對Li_4Ti_5O_(12)納米片形貌和電化學(xué)性能的影響。在600°C煅燒6 h得到的Li_4Ti_5O_(12)納米片不僅結(jié)晶度高,同時形貌均勻,擁有最高的比容量和最佳倍率性能。這種分散、獨立的納米薄片結(jié)構(gòu)縮短了鋰離子和電子擴散路徑,利于其快速傳輸。(3)以尿素為添加劑使用改進(jìn)水熱法制備尺寸范圍在100~300 nm,具有八面體結(jié)構(gòu)的純相Li_4Ti_5O_(12)顆粒。XRD測試和FESEM表征表明添加質(zhì)量比為5%的尿素能夠促進(jìn)形成物相純度高、結(jié)晶性良好和粒徑均勻的Li_4Ti_5O_(12)八面體,同時還會抑制顆粒的團(tuán)聚現(xiàn)象。(4)以簡單和廉價的水熱法合成超薄Li_4Ti_5O_(12)和TiO_2條帶交替組成的雙相納米片,闡釋雙相材料形成機制。通過精確控制原料中鋰和鈦的比例,調(diào)控條帶寬度;探究不同配比對材料晶體結(jié)構(gòu)、形貌、比表面積和電化學(xué)性能的影響。TiO_2條帶在雙相Li_4Ti_5O_(12)-TiO_2納米片中充當(dāng)通道作用,讓電子和鋰離子快速嵌入脫出Li_4Ti_5O_(12)能力,提升了導(dǎo)電率和鋰離子擴散速率。這一方法為制造新一代非碳高安全和高倍率性能的負(fù)極材料提供了可能。
[Abstract]:At present, China's rapid economic growth largely depends on fossil fuel consumption. However, excessive use of fossil fuels has led to environmental problems such as global warming and air pollution. Fossil fuels are non-renewable energy, so it is urgent to find clean and renewable energy to solve the environmental problems caused by fossil fuels and to ensure sustainable development. Electric vehicles powered by lithium-ion batteries have the potential to replace conventional internal combustion engines and reduce greenhouse gas emissions. Li-ion batteries have the advantages of long cycle life and high energy conversion efficiency, and play an important role in consumer electronics, industrial energy storage equipment and electric vehicles. While pursuing the performance of high energy density, high power density and long cycle life, it can not be ignored to improve its safety. As a cathode material for lithium-ion batteries, lithium titanate Li4TiTi5O-1) at 1.55 V lithium intercalation potential can avoid SEI film formation and lithium dendrite growth. At the same time, Li4Ti5OCoC has a stable nature and wide application. It also has the characteristics of low price, friendly environment and so on. However, the low lithium ion diffusion coefficient and conductivity of Li4Ti5O\'s\? It is a very effective means to improve the performance of materials by shortening the electron and lithium ion diffusion distances and using non-carbon materials to compound to improve the conductivity and the diffusion rate of lithium ions. In this paper, with the aim of improving the performance of the Li _ 4Ti _ 5O _ O _ (12) as a starting point, and by means of nanocrystalline, we have studied the Li4Ti5O _ (12) _ () material. While maintaining high phase purity and good crystallinity, the reaction time was delayed by the complex agent, and the reaction was carried out at the molecular level, and the particle size of the sample was controlled at 4060 nm. In terms of electrochemical properties, the use of complexing agents reduces particle size and facilitates lithium ion and electron transport. The specific capacity at 0.1 C ratio is 168m Ah g-1C ratio, and the capacity is 120.5 mAh g-1.2C) the pure phase Li4Ti5OOC12 nanocrystalline is prepared by hydrothermal method with the scale of 200nmt and thickness of 30nm. The specific capacity is 168mAh g-1C ratio and the specific capacity is 168mAh g-1C ratio. The mechanism of nucleation and growth was explained, and the effects of different calcination temperatures on the morphology and electrochemical properties of Likes _ 4Ti _ 5O _ s _ (12) nanoparticles were investigated. Li _ 4Ti _ 5O _ 2O _ (12) nanochips calcined at 600 擄C for 6 h not only have high crystallinity, but also have uniform morphology, the highest specific capacity and the best rate performance. This dispersed, independent nanoscale structure shortens the lithium ion and electron diffusion pathways, The results of XRD and FESEM analysis showed that urea with a mass ratio of 5% could promote the purity of the formed phase, and the size range was 100 ~ 300nm, and the pure phase Li _ 4Ti _ 5O _ 2O _ (12) with octahedron structure could be prepared by the modified hydrothermal method. LiS _ 4Ti _ 5O _ O _ (12) octahedron with good crystallinity and uniform particle size can also inhibit the agglomeration of the particles. (4) Ultra-thin Li4Ti5O / S _ 12) and TIO _ (2) alternate biphasic nanochips are synthesized by a simple and cheap hydrothermal method to explain the formation mechanism of the biphasic materials. By accurately controlling the ratio of lithium to titanium in the raw material, adjusting the strip width, and exploring the effects of different ratios on the crystal structure, morphology, specific surface area and electrochemical properties of the material. The ability to rapidly embed electrons and lithium ions out of Li4Ti5O\ This method makes it possible to fabricate a new generation of non-carbon high-safety and high-rate negative materials.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM912;TB383.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;二硫化鉬的物理、化學(xué)性能及潤滑原理[J];電碳技術(shù);1977年Z1期

2 戴萃辰;脂肪族化合物的物理化學(xué)性能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)[J];自然雜志;1979年07期

3 何林生;;鈦白廢酸提鈧及鈧的應(yīng)用[J];杭州化工;1991年02期

4 張勇;霍慶媛;王力臻;張愛勤;宋延華;;LiFePO_4/MWNTs/BC復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能[J];熱加工工藝;2012年24期

5 杜霞;薛衛(wèi)東;劉帆;李昱樹;;n型硅/碳復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究[J];電子元件與材料;2013年01期

6 ;鈦及鈦鉬合金電化學(xué)性能的研究[J];上海有色金屬;1978年03期

7 龔茜，，譚攸庚;釕鈦錫氧化物陽極表面形態(tài)及電化學(xué)性能研究[J];氯堿工業(yè);1995年05期

8 鄧凌峰;陳洪;;2,5-二巰基-1,3,4-噻二唑的合成及電化學(xué)性能[J];材料導(dǎo)報;2009年22期

9 Degussa;徐翔飛;;“白炭黑”的制備工藝及其物理—化學(xué)性能[J];橡膠譯叢;1981年03期

10 劉春蓮;;《材料化學(xué)性能》課的教學(xué)實踐[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版);2002年S1期

相關(guān)會議論文 前10條

1 郄富昌;彭慶文;唐致遠(yuǎn);;鋰離子電池負(fù)極材料Li_2ZnTi_3O_8/C納米顆粒的制備及其電化學(xué)性能[A];第30屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

2 李良超;郝仕油;林秋月;應(yīng)桃開;;納米氧化錳的制備及其電化學(xué)性能研究[A];第五屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集Ⅲ[C];2004年

3 劉志超;黨海軍;陳廣宇;張自祿;;氟化石墨的制備與電化學(xué)性能[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

4 張森;李志勇;;氟化處理對儲氫合金電化學(xué)性能的影響研究[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（下集）[C];2005年

5 季益剛;周益明;邵陽;戴躍華;俞燕青;王青;唐亞文;陸天虹;沈濤;;氫氧化鎳的低熱固相合成及其電化學(xué)性能[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

6 董怡辰;王振波;秦華;;炭包覆對動力鋰離子電池正極材料電化學(xué)性能影響[A];第22屆炭—石墨材料學(xué)術(shù)會論文集[C];2010年

7 侯磊;吳茂;何新波;曲選輝;;碳含量對磷酸釩鋰電化學(xué)性能的影響[A];第30屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2013年

8 鄒紅麗;招睿雄;沈培康;;鎢摻雜LiFePO_4的合成和電化學(xué)性能研究[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

9 樊小勇;江宏宏;黃令;孫世剛;;電鍍錫作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能研究[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（上集）[C];2005年

10 王婷;曹中秋;邊靜;;鎂鋁儲氫電極合金的制備及電化學(xué)性能研究[A];第十三次全國電化學(xué)會議論文摘要集（下集）[C];2005年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 ;鋅的性質(zhì)與用途[N];期貨日報;2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 盧桂霞;過渡金屬氧化物鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

2 胡梅娟;金屬氧化物基鋰/鈉離子電池負(fù)極材料制備與電化學(xué)性能研究[D];浙江大學(xué);2014年

3 劉芳延;基于綜纖維素制備炭基復(fù)合材料及其電化學(xué)性能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

4 江小劍;基于脫合金法的錳基微納結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

5 王聰;鋰離子電池電極材料Li_3V_2(PO_4)_3的制備及其電化學(xué)性能改性研究[D];北京化工大學(xué);2015年

6 莫潤偉;高性能鋰離子電池正極材料LiV_3O_8的制備及其電化學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

7 歷彪;鈦的含氟氧化物及其鋰化產(chǎn)物納米粒子的合成、表征與電化學(xué)性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

8 張春艷;復(fù)雜結(jié)構(gòu)過渡金屬氧化物及其復(fù)合物鋰離子電池負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能[D];安徽大學(xué);2016年

9 陶石;基于聚陰離子型鋰/鈉離子電池正極材料的結(jié)構(gòu)調(diào)制及電化學(xué)性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

10 司露露;碳復(fù)合鉬基、釩基電極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 栗志同;釩基材料的合成、表征及其電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 王莎;多巴胺炭球及MOFs@硫復(fù)合材料的制備及其Li-S電池電化學(xué)性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 燕平;氫驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)法制備Li_xal_ySi_z鋰離子電池負(fù)極材料及其電化學(xué)性能[D];浙江大學(xué);2015年

4 杜志玲;摻氮多孔碳的制備及其電化學(xué)性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

5 宋巧蘭;新型離子液體的制備及其電化學(xué)性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

6 黃文靜;新型導(dǎo)電聚合物-石墨烯電極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

7 康怡然;納米二氧化錳/碳材料復(fù)合電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究[D];鄭州大學(xué);2015年

8 張亦弛;低維氧化鉬納米材料微觀結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

9 李濤;Fe-Mn-Ti-C鋰離子電池負(fù)極材料的制備及其電化學(xué)性能研究[D];山東大學(xué);2015年

10 申亞舉;水系鋰離子電池負(fù)極材料LiTi_2(P0_4)_3的制備及性能研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

本文編號：2041935