试析新型锂离子电池负极材料钛酸锂的研究

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1、上海交通大学学位论文新型锂离子电池负极材料钛酸锂的研究STUDYONNOVELLITHIUMTITANATEASANODEMATERIALFORLITHIUMIONBATTERY姓名：仇征专业：化学工程学号：1071109061研究方向：电化学工程导师：杨立教授上海交通大学硕士学位论文摘要Li4Ti5O12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Li4Ti5O12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

2、4Ti5O12，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Li4Ti5O12材料，颗粒粒径在20nm左右，考察了水热法制备Li4Ti5O12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Li4Ti5O12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

3、片形貌的Li4Ti5O12材料，宽度为200～400nm，厚度2小于5nm，比表面积为104.3m/g。制得的Li4Ti5O12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。关键词：锂离子电池,负极材料,钛酸锂,纳米材料,高倍率I上海交通大学硕士学位论文AbstractLi4Ti5O12hasspinelstructureandexhibitsnostructuralchange(socalled“zerostrain”material).Ith

4、asadvantagesinreversibility,kineticofcharge-dischargeprocessandsafetyperformance,andbecomesthehotspotofresearchinanodematerial.Inthisarticle,inordertoimprovethehigh-rateperformance,Li4Ti5O12nanoparticlesandnanosheetsweresynthesizedthroughhydrothermalmethod.Thestructureandmorphologychara

5、cteristicsofthecompositewereinvestigatedbyXRD,SEM,TGetal.Meanwhile,electrochemicalpropertieswereanalyzedthroughCV,EISandcharge-dischargetest.Li4Ti5O12nanoparticleswithparticlesizearound20nmweresynthesizedthroughhydrothermalmethod.TheinfectionofthesynthesisconditionofLi4Ti5O12preparedwit

6、hhydrothermalmethodwasinvestigated.Theresultsdemonstratedthatmaterialsachievedbestelectrochemicalpropertywhencalcinedat500℃.ThepreparedLi4Ti5O12nanoparticleshadgoodrateperformanceandcyclingperformance.Itexhibitedadischargingcapacityof134.9mAh/gatahighrateof8C.Thecapacityat1Cafter100cycl

7、escouldalsoattained160.3mAh/g,closetothetheorycapacityofLi4Ti5O12material.SpinelLi4Ti5O12nanosheetsweresynthesizedbyhydrothermalprocess.Thesizewasaround200-400nmandthicknesswaslessthan5nm.The2Brunauer-Emmett-Tellerspecificsurfaceareaofthesamplewas104.3m/g.ThepreparedLi4Ti5O12na