基于金属钛的钛酸锂负极材料制备及电化学性能研究
发布时间：2021-04-08 14:12
Li4Ti5O12作为锂离子电池的负极在嵌锂/脱锂过程中,具有较小的晶胞体积变化率,较高的嵌锂电压1.55 V（vs.Li+/Li）,在循环过程中电极较为稳定,电解液中Li+不可逆损耗降低,电池循环性能提升,电池安全性能提高,因此在注重安全性、循环性能锂离子动力电池领域,获得了快速发展的机会。然而较低的电子电导率和理论容量(175 mAh g-1),导致钛酸锂电池功率性能和能量密度不佳,限制其商业化应用。本论文针对以上问题分别使用固相、熔盐相、液相三种反应介质,使用具有还原能力的金属钛粉、阴极电流,表面修饰钛酸锂材料。并且使用金属钛粉作为钛源,在熔盐介质中,通过原位自生长制备出钛酸锂电极材料。使用金属钛粉作为钛源,在液相介质中,通过缓慢水解制备出钛酸锂电极材料,均显示出良好的电化学性能。以二氧化钛、碳酸锂作为初始原料,在固相合成过程中,添加不同质量的粗颗粒钛粉作为还原剂,制备出自掺杂Ti3+含量不同的钛酸锂材料。XPS卷积分析方法表明...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
锂离子电池的新兴应用领域照片
第 1 章 绪论2 1 x2LiCoO xLi xe Li CoO+ → 对应的负极所发生的电极反应如下：66xC xLi xe Li C+ + + → 总的电池反应方程式如下：2 1 2 66x xLiCoO C Li CoO Li C + → + 在 2.0-3.7 V 的电压范围内，LiCoO2锂离子电池进行充放电，Li+离子出不会破坏正负极材料的晶体结构，从而保证锂离子电池良好的可逆随着电池充放电次数的增加，碳负极材料较低的锂化电势，会逐渐消耗 Li+不可逆减少，从而造成电池循环性能的降低；而且充放电过程中锂晶枝，进而引发电池的安全隐患；因此开发锂化电势较高的负极材根本上消除锂离子电池的安全隐患及提高锂离子电池的循环性能均具的意义。
体积变化率接近～300%，这样高的体积变化直接导程中，容易导致活性电极材料粉末化，与导电集流体低产生容量损失。而且金属单质表面的活性电解质膜反应生成，不断的生成、溶解，造成电解液的不断消响。因此控制金属单质在充放电循环过程中的较大的的关键，研究人员发现，使用纳米结构尺度的 Si、Sn 合材料，或使用整体硅负极材料，都有助于减小循环电极材料的电化学性能。型钛酸锂负极材料研究以 Li4Ti5O12材料作为锂离子电池的负极，其属 ， 其 它 Ti-O 基 氧 化 物 还 包 括 ， Li2Ti3O7.6TiO2)，H2Ti3O7(H2O.3TiO2)，TiO2等如图 1-3 所示料的储锂性能在 1983 年被首次报道，随后三十年间电池负极材料的电化学行为进行了深入彻底的研究[
【参考文献】：
期刊论文
[1]Li4Ti5O12负极材料的制备及应用研究进展[J]. 季俊红,秦国强,齐满富,常智敏,周媛. 电池工业. 2017(05)
[2]钛酸锂负极材料的改性研究进展[J]. 李文良,李小兵,李新海. 电源技术. 2015(09)
[3]锂离子电池基础科学问题（Ⅷ）——负极材料[J]. 罗飞,褚赓,黄杰,孙洋,李泓. 储能科学与技术. 2014(02)
[4]提高钛酸锂负极材料倍率性能的研究进展[J]. 朱希平,贺艳兵. 应用化工. 2012(05)
[5]Synthesis and Electrochemical properties of Phospho-olivine Type LiFexM（1-x） PO4 （1≥x≥0） Compounds[J]. SUN Yu-heng?1, , LIU Xing-quan1, 2 2 1. Research and Development Center for Functional Materials, Chengdu Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 2. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China. 合成化学. 2004(S1)
[6]高能二次电池开发的现状和展望[J]. 夏永姚. 新材料产业. 2003(09)
博士论文
[1]纳米钛酸锂电极材料的制备及表面改性与嵌脱锂行为研究[D]. 韩翠平.清华大学 2015
本文编号：3125706
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
锂离子电池的新兴应用领域照片
第 1 章 绪论2 1 x2LiCoO xLi xe Li CoO+ → 对应的负极所发生的电极反应如下：66xC xLi xe Li C+ + + → 总的电池反应方程式如下：2 1 2 66x xLiCoO C Li CoO Li C + → + 在 2.0-3.7 V 的电压范围内，LiCoO2锂离子电池进行充放电，Li+离子出不会破坏正负极材料的晶体结构，从而保证锂离子电池良好的可逆随着电池充放电次数的增加，碳负极材料较低的锂化电势，会逐渐消耗 Li+不可逆减少，从而造成电池循环性能的降低；而且充放电过程中锂晶枝，进而引发电池的安全隐患；因此开发锂化电势较高的负极材根本上消除锂离子电池的安全隐患及提高锂离子电池的循环性能均具的意义。
体积变化率接近～300%，这样高的体积变化直接导程中，容易导致活性电极材料粉末化，与导电集流体低产生容量损失。而且金属单质表面的活性电解质膜反应生成，不断的生成、溶解，造成电解液的不断消响。因此控制金属单质在充放电循环过程中的较大的的关键，研究人员发现，使用纳米结构尺度的 Si、Sn 合材料，或使用整体硅负极材料，都有助于减小循环电极材料的电化学性能。型钛酸锂负极材料研究以 Li4Ti5O12材料作为锂离子电池的负极，其属 ， 其 它 Ti-O 基 氧 化 物 还 包 括 ， Li2Ti3O7.6TiO2)，H2Ti3O7(H2O.3TiO2)，TiO2等如图 1-3 所示料的储锂性能在 1983 年被首次报道，随后三十年间电池负极材料的电化学行为进行了深入彻底的研究[
【参考文献】：
期刊论文
[1]Li4Ti5O12负极材料的制备及应用研究进展[J]. 季俊红,秦国强,齐满富,常智敏,周媛. 电池工业. 2017(05)
[2]钛酸锂负极材料的改性研究进展[J]. 李文良,李小兵,李新海. 电源技术. 2015(09)
[3]锂离子电池基础科学问题（Ⅷ）——负极材料[J]. 罗飞,褚赓,黄杰,孙洋,李泓. 储能科学与技术. 2014(02)
[4]提高钛酸锂负极材料倍率性能的研究进展[J]. 朱希平,贺艳兵. 应用化工. 2012(05)
[5]Synthesis and Electrochemical properties of Phospho-olivine Type LiFexM（1-x） PO4 （1≥x≥0） Compounds[J]. SUN Yu-heng?1, , LIU Xing-quan1, 2 2 1. Research and Development Center for Functional Materials, Chengdu Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China; 2. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China. 合成化学. 2004(S1)
[6]高能二次电池开发的现状和展望[J]. 夏永姚. 新材料产业. 2003(09)
博士论文
[1]纳米钛酸锂电极材料的制备及表面改性与嵌脱锂行为研究[D]. 韩翠平.清华大学 2015
本文编号：3125706
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