钛酸锂基新型锂电池负极材料的合成及电化学性能研究
尖晶石型Li4Ti5O12是一种具有超长循环寿命的材料，但是材料的本征电导率低导致其倍率性能较差。曾有报道通过Ni、Cr的取代改善材料的倍率性能，但是电子电导率低的问题仍然存在。 本课题采用改性的高温固相法合成Li3Ti4NiCrO12。通过探究球磨工艺、锂过量以及烧结温度，确定最佳的合成工艺。在还原气氛下煅烧获得具有Ni单质改性的Li3Ti4NiCrO12负极材料（Ni/Li3Ti4NiCrO12）。金属Ni的存在不仅改变了材料的生长习性而且减小了材料的颗粒尺寸，从而缩短了锂离子的扩散路径，增加了材料的电子电导率。Ni/Li3Ti4NiCrO12表现出了良好的循环稳定性和倍率性能，在0.2C，材料的首次放电比容量为158.8%，达到理论比容量，80次循环后的容量保持率为97.2%。 在最优合成路线的基础上，选取与Ni2+离子半径相近、化学性质相似的Co2+取代Li3Ti4NiCrO12中的Ni2+，合成Cox/Li3Ti4Co(1-x)CrO12（0≤x≤0.15），探究x的值对材料电化学性能的影响。研究结果表明，当x=0.1时，0.2C倍率下的首次放电比容量为158.3mAh/g，100次循环后，容量保持率为96.4%。适量金属Co的存在使材料中的Ti4+转化为Ti3+，同时形成氧空位，为锂离子的扩散提供更多的通道，提高材料的锂离子扩散系数，从而改善材料的电化学性能。
锂离子电池;负极材料;纳米球磨;氧空位;电化学性能
上海应用技术大学
硕士
材料化学工程
常程康
2016
中文
TQ131.11;TM912
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）