收藏本站
《新疆大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及性能表征

武洪丽  
【摘要】:尖晶石结构Li_4Ti_5O_(12)负极材料具有优异的性能,在充放电过程中,晶体结构能保持高度的稳定性,几乎不发生变化,被称为“零应变电极材料”,并且对环境友好、安全性好、循环稳定性好、循环寿命长等,这些优点使Li_4Ti_5O_(12)有着巨大的研究价值和商业应用价值,成为一种很有应用前景的锂离子电池负极材料。但是其低的电导率和较小的理论容量制约了该材料在商业中的应用。 本文从尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)的实际应用出发,针对Li_4Ti_5O_(12)材料导电率低和理论容量较小的问题,本文通过控制粒径、加入导电剂、包覆SnO_2等方法提高了Li_4Ti_5O_(12)负极材料的电化学性能。并结合TG-DTA、XRD、SEM、TEM和电化学测试等技术,研究了它们的电化学性能。主要内容如下: 1.第一章采用高温固相法合成了尖晶石型Li_4Ti_5O_(12),并通过优化确定了最佳煅烧温度,讨论了加入不同量的乙炔黑对Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响,结果表明,当加入乙炔黑为15%时,Li_4Ti_5O_(12)的循环稳定性最好。用自制的纤维素做分散剂制备出了分散均匀、无团聚、平均粒径为20-30 nm的Li_4Ti_5O_(12)纳米颗粒。这种高分散的纳米材料不仅有利于活性物质与乙炔黑均匀混合,而且能使活性物质与电解液的接触更充分,缩短了Li+迁移的路径,从而提高了该材料的电化学性能。电化学测试结果表明,用纤维素做分散剂制备的Li_4Ti_5O_(12)首次放电容量为173.3 mAh/g,循环80圈后,容量稳定在170 mAh/g以上,并且倍率性能也得到了明显改善。 2.第二章介绍了用无水乙醇作溶剂,以Li(Ac)·2H2O和Ti[OCH(CH3)2]4为原料通过溶剂热法制备纯相Li_4Ti_5O_(12)、Li_4Ti_5O_(12)/MWCNTs复合材料,并对材料的电化学性能进行对比。讨论了多壁碳纳米管MWCNTs的加入对Li_4Ti_5O_(12)材料性能的影响。实验表明,MWCNTs的加入没有影响Li_4Ti_5O_(12)的晶体结构,却可以提高材料电导率,增大材料的比表面积,进而改善材料电化学性能。并采用低温法合成了石墨烯纳米片(GNS),并通过了溶剂热法制备了Li_4Ti_5O_(12)/GNS复合材料,通过与纯相Li_4Ti_5O_(12)及Li_4Ti_5O_(12)/MWCNTs复合材料的电化学性能对比发现,Li_4Ti_5O_(12)/GNS复合材料的电化学性能较好。在0.5 C充放电时,该样品的放电容量为174.2 mAh/g,经过50次充放电循环后仍能保持在172 mAh/g以上,容量保持率为99%以上,在高倍率(10 C)充放电时,性能改善更明显,纯相Li_4Ti_5O_(12)在10 C时放电容量仅有81.9 mAh/g,Li_4Ti_5O_(12)/MWCNTs复合材料在10 C的容量能保持在116 mAh/g以上,复合材料Li_4Ti_5O_(12)/GNS在10 C电流密度下的容量保持在130 mAh/g以上。 3.第三章首先采用溶剂热法合成了纯相Li_4Ti_5O_(12),并通过水热法在Li_4Ti_5O_(12)负极材料的表面包覆SnO_2来进行表面修饰,并对改性产物的结构和性能进行了表征。讨论了纯相Li_4Ti_5O_(12)放电至低电位(0.02 V)对其电化学性能的影响。结果表明,扩大放电电压范围,不但没有改变尖晶石Li_4Ti_5O_(12)结构,还能提高Li_4Ti_5O_(12)的可逆容量和改善材料的倍率性能。并进一步研究了在低电位下乙炔黑对Li_4Ti_5O_(12)材料电化学性能的影响。实验结果表明,在0.02~3.0V电压范围内,乙炔黑不仅用作导电剂,改善了材料的导电性能,对材料的容量的也有一定的贡献。通过对比包覆SnO_2前后的SEM图可以看出,所制备的纯相Li_4Ti_5O_(12)为球形粒子,包覆SnO_2后,粒子表面均匀地包覆了一层小粒子物质,XRD和SEM图表明这层小粒子物质是SnO_2。电化学测试显示在0.02~3.0V电压范围内,包覆的SnO_2层有效地提高了Li_4Ti_5O_(12)的电化学性能,当充放电电流密度为0.5 C时,扣除乙炔黑所贡献的容量后,50次充放电后容量还有313.6 mAh/g且无明显的容量衰减趋势,相对于第二周的放电容量,样品的容量保持率为94.8%。
【学位授予单位】:新疆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM912

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 康晓红;江红;;导电剂对锂离子电池负极材料钛酸锂电化学性能的影响[J];北京交通大学学报;2010年03期
2 赵海雷;林久;仇卫华;李玥;;钒掺杂对Li_4Ti_5O_(12)性能的影响[J];电池;2006年02期
3 许江枫;李建玲;王新东;;Li_4Ti_5O_(12)的合成过程分析及性能[J];电池;2009年01期
4 吕岩;张浩;曹高萍;王碧燕;;提高负极材料Li_4Ti_5O_(12)倍率性能的进展[J];电池;2010年03期
5 刘云霞;詹晖;周运鸿;;负极材料Li_4Ti_5O_(12)在锂离子电池中应用的进展[J];电池;2010年04期
6 赵灵智;;锂离子电池概述及负极材料研究进展[J];广东化工;2009年05期
7 刘璐;王红蕾;张志刚;;锂离子电池的工作原理及其主要材料[J];科技信息;2009年23期
8 郑如定;锂离子电池和锂聚合物电池概述[J];通信电源技术;2002年05期
9 蒲薇华,任建国,万春荣,杜志明;电沉积制备的锂离子电池Sn-Cu合金负极及性能研究[J];无机材料学报;2004年01期
10 陈方,梁海潮,李仁贵,刘力,邓正华;负极活性材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展[J];无机材料学报;2005年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 熊利芝;何则强;尹周澜;陈启元;;Li_4Ti_5O_(12)/石墨复合材料的湿法制备与表征[A];2008年全国湿法冶金学术会议论文集[C];2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 毛文曲;锂离子二次电池石墨负极材料的改性研究[D];浙江大学;2006年
2 丁平;锂离子电池负极材料天然石墨的改性研究[D];浙江大学;2007年
3 王姣丽;Li_4Ti_5O_(12)电极材料的二步煅烧固相反应法合成及炭包覆改性研究[D];中南大学;2009年
4 沈宸;锂离子电池固态电解质和负极材料的研究[D];浙江大学;2010年
5 王蔚;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的固相合成及电化学性能研究[D];浙江大学;2010年
6 孙蕾;锂离子电池负极材料钛酸锂的制备及改性研究[D];天津大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁伟;王建华;卢刚;;基于BQ24032的锂电池充电管理电路设计[J];兵工自动化;2010年06期
2 吴可;仇卫华;曹高萍;周国治;;Li_4Ti_5O_(12)作为混合电化学电容器负极材料的电化学性能[J];北京科技大学学报;2006年10期
3 王洪玲;贺红梅;杜丽;张燕茹;马淑兰;杨晓晶;;不同Li/Mn摩尔比尖晶石型锰酸锂中锂离子的酸处理抽出[J];北京师范大学学报(自然科学版);2010年01期
4 欧方明;;锂离子电池安全性设计[J];船电技术;2011年11期
5 赵远;黄伟九;;石墨烯及其复合材料的制备及性能研究进展[J];重庆理工大学学报(自然科学);2011年07期
6 马丁;;《物理化学学报》2010年刊发催化领域文章的述评(英文)[J];催化学报;2011年12期
7 张治安;王姣丽;赖延清;李劼;;非对称电化学电容器负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展[J];材料导报;2008年09期
8 邱文顺;李运姣;习小明;陈盼盼;;软化学法合成锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展[J];材料导报;2009年11期
9 王超;胡立新;陈晓琴;杨力行;张焱林;;亚磷酸三苯酯作为锂离子电池电解液稳定剂的研究[J];材料导报;2011年S1期
10 吴鉴;姚耀春;戴永年;;锂离子电池电解质六氟磷锂的制备技术[J];材料导报;2011年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 金朝庆;谢凯;洪晓斌;;Li-Nafion的分子模拟——论证Li-Nafion在锂离子电池中应用的可能性[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
2 陆志刚;刘怡;雷金勇;陈满;陈磊;李达;;电池储能在电力系统应用和技术经济分析[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年
3 崔明;许汉良;张帆;郭付祥;南俊民;;26650型钛酸锂电池的研制[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
4 张万红;岳敏;王涛;;锂离子电池氧化锌包覆高电位正极材料LiNi_(0.5)Mn_(1.5)O_4[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
5 肖志平;王英;唐仁衡;肖方明;;锂离子电池新型负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究现状与进展[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
6 王英;唐仁衡;肖方明;肖志平;;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备工艺研究[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
7 梁亮;王玮;吴惠康;房晶瑞;鲍玉胜;;聚合物电解质的研究与进展[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
8 唐仁衡;王英;肖方明;彭能;卢其云;;新型锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
9 陈月明;李浩;麻小挺;朱宝库;张诚;;锂离子电池用PVDF/硅油共混隔膜制备及性能[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
10 何洪鸣;方建慧;刘海东;刘洪江;施利毅;;负极材料Li_4Ti_5O_(12)/CNTs的合成及性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗丹;锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备及表征[D];浙江大学;2010年
2 相佳媛;锂离子电池相变型负极材料铜、镍系化合物的设计制备及改性研究[D];浙江大学;2011年
3 汪达;嵌入型含锂金属氧化物锂离子电池负极材料的研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 李文成;电动汽车用C-LiFePO_4动力电池制备与性能研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
5 靳尉仁;锂离子动力电池性能及其仿真研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
6 蒋庆来;浆料喷雾干燥法制备球形锰酸锂正极材料及其改性研究[D];中南大学;2011年
7 马立文;锂锰氧化物及其锂离子筛的制备、性能及应用[D];中南大学;2011年
8 高宏权;锂离子电池用高倍率Li_4Ti_5O_(12)负极材料的合成与改性[D];中南大学;2010年
9 杨娟;超级电容电池用炭类负极材料制备及性能研究[D];中南大学;2010年
10 任丙南;选择性催化还原NO低温催化剂的制备和表征[D];中国矿业大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 林俊;串联动力蓄电池均衡充电技术的研究[D];浙江理工大学;2010年
2 李艳;锌镍电池电极材料氧化锌纳米化与表面包覆及其电化学性能[D];浙江理工大学;2010年
3 张金歌;负极材料Li_4Ti_5O_(12)制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
4 李强;Fe对Sn_xCo_y/C负极材料的结构和电性能的影响[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 朱伟;熔盐法制备LiFePO_4锂离子电池正极材料的研究[D];长沙理工大学;2010年
6 李利民;含氮活性碳材料的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
7 王雁生;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及其改性研究[D];湘潭大学;2010年
8 步明升;α-FeOOH与α-LiFeO_2的水热合成研究[D];中国海洋大学;2010年
9 杨双磊;锂离子电池电极材料的制备及其电化学性能研究[D];湖南工业大学;2010年
10 刘英男;基于多点频谱法的动力电池一致性研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高玲,仇卫华,赵海雷;Li_4Ti_5O_(12)作为锂离子电池负极材料电化学性能[J];北京科技大学学报;2005年01期
2 吴可;仇卫华;曹高萍;周国治;;Li_4Ti_5O_(12)作为混合电化学电容器负极材料的电化学性能[J];北京科技大学学报;2006年10期
3 袁兴东,沈健,李国辉,Ji-Man KIM,Sang-Eon PARK;SBA-15介孔分子筛表面的磺酸基改性及其催化性能[J];催化学报;2002年05期
4 李昌明;张仁元;李伟善;;硅材料在锂离子电池中的应用研究进展[J];材料导报;2006年09期
5 张治安;王姣丽;赖延清;李劼;;非对称电化学电容器负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展[J];材料导报;2008年09期
6 苏树发,曹高劭,赵新兵;金属锑薄膜用作锂离子电池负极的研究[J];稀有金属材料与工程;2005年03期
7 谭春林;吕东升;李伟善;许梦清;周代营;胡社军;;电沉积锡镍合金作为锂离子电池负极的研究[J];稀有金属材料与工程;2008年03期
8 贺慧;程璇;张颖;;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的结构和性能[J];材料研究学报;2007年01期
9 杨遇春;二次锂电池进展[J];电池;1993年05期
10 吴国良,杨新河,阚素荣,金维华;锂离子电池及其电极材料的研制[J];电池;1998年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 武鹏;唐致远;管道安;;锂离子电池负极材料钛酸锂的改性及研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
2 王剑;吴可;王印萍;李永伟;安平;其鲁;;长寿命、高安全性的Li_4Ti_5O_(12)/LiMn_2O_4锂离子电池[A];第二届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 徐志花;高铁化合物的制备及其电化学性能的研究[D];浙江大学;2006年
2 何伟春;高铁(VI)化合物的电化学合成与性质研究[D];浙江大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁英;范晶;贾志杰;;负极材料NiO的制备及电化学性能[J];无机化学学报;2007年01期
2 张颖;张海芳;韩恩山;汪大云;;锂离子电池氧化物负极材料的研究进展[J];无机盐工业;2009年01期
3 左朋建;王博;程新群;尹鸽平;;锂离子电池用纳米Co_3O_4材料的电化学性能研究[J];华南师范大学学报(自然科学版);2009年S1期
4 单宇;王丽;梁广川;欧秀芹;;溶胶-凝胶法制备Li_4Ti_5O_(12)/C复合负极材料及性能研究[J];电源技术;2010年12期
5 陈晗;刘建华;向楷雄;龚文强;张淑英;;新型锂离子电池负极材料Li_(1.1)VO_2的合成和电化学性能[J];湖南工业大学学报;2011年03期
6 左朋建;尹鸽平;王振波;程新群;杜春雨;贾德昌;史鹏飞;;锂离子电池Si/C/B_2O_3复合负极材料的研究[J];高校化学工程学报;2009年04期
7 方杰;王志兴;李新海;胡维;郭华军;彭文杰;伍凌;;烧结温度和时间对Li_4Ti_5O_(12)电化学性能的影响[J];中国有色金属学报;2009年12期
8 谢健,曹高劭,赵新兵;FeSb合金的吸放锂行为(英文)[J];稀有金属材料与工程;2005年06期
9 雷雪峰;马军现;孙聚堂;;锂离子电池负极复合材料Al-Co_3O_4的合成及其电化学性能(英文)[J];化学研究;2010年02期
10 周从雨;张颖;汪大云;韩恩山;;不同溶剂制备的锂离子电池负极材料SnS[J];电池;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 路忠琴;赵海雷;尹朝丽;仇卫华;高长贺;;二次锂离子电池Sn/SnSb负极材料的制备及其电化学性能的研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
2 高玲;赵海雷;仇卫华;尹朝丽;;镁掺杂对锂钛复合氧化物电化学性能的影响[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
3 肖志平;王英;唐仁衡;肖方明;;锂离子电池新型负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究现状与进展[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
4 李新禄;王皓;宋宏芳;杜坤;刘佳;柳红东;张育新;黄佳木;;固相法制备尖晶石型Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能的研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第二卷)[C];2011年
5 尹盛玉;王小艳;张梅芳;张友祥;张克立;;Li_4Ti_5O_(12)的合成及电化学性能[A];中国化学会2008年中西部地区无机化学、化工学术交流会会议论文集[C];2008年
6 左朋建;王博;程新群;尹鸽平;;锂离子电池用纳米Co_3O_4材料的电化学性能研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
7 周晓玲;黄瑞安;吴肇聪;杨斌;戴永年;;溶胶-凝胶法合成Li_4Ti_5O_(12)锂离子电池负极材料及其电化学性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第6分册)[C];2010年
8 卢星河;韩冬;张广清;马楠;姚宏伟;;聚合物锂离子电池碳负极材料的电化学性能研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年
9 何洪鸣;方建慧;刘海东;刘洪江;施利毅;;负极材料Li_4Ti_5O_(12)/CNTs的合成及性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
10 王英;唐仁衡;肖方明;肖志平;;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备工艺研究[A];低碳技术与材料产业发展研讨会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 新疆昊鑫锂盐开发有限公司 阿合买提·依明;锂离子电池正、负极材料研究进展简述[N];新疆科技报(汉);2008年
2 徐莅 新疆昊鑫锂盐开发有限公司;稀土和钴掺杂锰酸锂的电化学性能研究[N];新疆科技报(汉);2011年
3 祖铁楠;我镍氢电池负极材料跻身世界前列[N];中国电子报;2000年
4 记者 张兆军;低温镍氢电池即将问世[N];科技日报;2000年
5 本报记者 马庆圆;中国宝安 旗下贝特瑞拟扩产50%[N];中国证券报;2011年
6 ;800吨锂离子负极材料项目工程启动[N];中国有色金属报;2003年
7 徐海 明山 兆军;低温镍-氢电池研制成功[N];科技日报;2001年
8 郝刚;低温镍氢电池研制成功[N];中国有色金属报;2006年
9 记者解广军;北汽集团投资鸡西的锂离子动力电池负极材料及石墨深加工项目奠基[N];鸡西日报;2011年
10 ;金属贮氢/镍电池用无钴负极材料及制备方法[N];中国有色金属报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高宏权;锂离子电池用高倍率Li_4Ti_5O_(12)负极材料的合成与改性[D];中南大学;2010年
2 伍凌;综合利用钛铁矿制备锂离子电池正极材料LiFePO_4和负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究[D];中南大学;2011年
3 王洪波;几种形貌过渡金属氧化物的制备及电化学储锂性能研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 李嵩;多元合金化对Zr基Laves相贮氢合金相结构和电化学性能的影响[D];大连海事大学;2004年
5 李辉;锂离子电池负极材料的水热法制备及其电化学性能[D];浙江大学;2009年
6 刘永锋;La-Mg-Ni-Co系贮氢电极合金的相结构及电化学性能研究[D];浙江大学;2005年
7 贺艳兵;高功率锂离子电池电化学性能和安全性能的研究[D];天津大学;2010年
8 杜嬛;天然植物基多孔炭材料的制备及其电化学性能研究[D];天津大学;2009年
9 朱云峰;钛钒基贮氢电极合金结构和电化学性能研究[D];浙江大学;2003年
10 罗永春;稀土系过化学计量比AB_(5+x)无钴储氢合金电极材料研究[D];兰州理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谢娇娜;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究[D];北京化工大学;2010年
2 杨六香;Li_4Ti_5O_(12)负极材料的合成及混合超级电容性能研究[D];南昌大学;2010年
3 武洪丽;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及性能表征[D];新疆大学;2011年
4 杭州明;V基固溶体合金结构和电化学性能研究[D];燕山大学;2006年
5 谢文俊;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备和电化学性能研究[D];上海交通大学;2012年
6 赵小梅;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)/TiN的制备及其电化学性能研究[D];苏州大学;2012年
7 段文升;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及性能研究[D];合肥工业大学;2010年
8 周怡静;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及性能研究[D];中南大学;2012年
9 彭缓缓;新型锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备与改性研究[D];南京理工大学;2012年
10 王志国;锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的制备及改性研究[D];中南大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026