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新型锂离子电池负极材料钛酸锂的研究

仇征  
【摘要】: Li_4Ti_5O_(12)具有尖晶石结构,是“零应变”材料。它是一种理想的嵌入型电极材料,具有充电次数多、充电过程快、安全等特点,这使其成为研究新型锂离子电池负极材料的热点。本文基于提升Li_4Ti_5O_(12)高倍率充放电性能的目的,采用水热法分别合成了纳米颗粒和纳米片形貌的锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12),并采用XRD、SEM、TG等方法对材料进行了表征,同时采用了室温恒流充放电、交流阻抗、循环伏安等测试方法进行了电化学性能分析。 采用水热法合成了纳米颗粒形貌的Li_4Ti_5O_(12)材料,颗粒粒径在20nm左右,考察了水热法制备Li_4Ti_5O_(12)材料的工艺条件的影响。实验结果表明:热处理温度为500℃时得到的材料性能最佳,制备得到的Li_4Ti_5O_(12)纳米颗粒具有极佳的倍率性能和循环性能,在8C倍率下的放电容量可保持134.9mAh/g的较高容量,而在1C倍率下充放电100次后仍能保持160.3mAh/g的放电容量,与材料的理论容量非常接近。 采用水热法合成了纳米片形貌的Li_4Ti_5O_(12)材料,宽度为200~400nm,厚度小于5nm,比表面积为104.3m2/g。制得的Li_4Ti_5O_(12)纳米片具有良好的高倍率充放电性能,在10C、20C、30C、40C、50C下分别充放电50次,连续循环250次后,在50C倍率下的充放电比容量仍保持在95mAh/g左右。


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