锂离子电池负极材料钛酸锂/Fe 3 O 4 复合物的制备与性能研究
发布时间：2022-02-15 13:03
锂离子二次电池是目前最有应用前景的动力电池,目前已经被广泛应用在电动汽车以及便携式设备等诸多领域中。而在锂离子电池的发展过程中,其负极材料的电化学性能以及安全性能是目前研究的重点之一,尖晶石结构的钛酸锂因其在锂离子嵌入/脱出具有可忽略的结构变化（所谓的“零应变”）、平稳的充放电平台以及良好的循环稳定性等优点,已经被认为是目前最有望替代商业上的石墨等的锂离子电池负极材料,但Li4Ti5O12作为负极材料仍存在一些缺陷阻碍了这种材料的广泛使用,如相对低的倍率容量以及相对较小的理论容量(175 mAh·g-1)。本文分别采用了高温固相法和溶剂热法制备了纯相的尖晶石型Li4Ti5O12,并且在两种方法中各自研究了其合成的条件对样品在形貌以及电化学性能方面产生的影响。其中高温固相法中以锂钛比为0.86的原料混合后在900℃锻烧14h之后得到的Li4Ti5O12的电化学性能相对较好...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂电池的构造图
0mAh·g-1）和 CuO（mAh·g-1）；合金型负极包括 Si（3579mAh·g-1Ah·g-1）和 Al（2234 mAh·g-1），它们的容量远高于嵌入反应的容量期间的巨大体积变化导致严重的微观结构不稳定性，导致粉碎并差的循环性。这种转换/合金型阳极已经通过纳米结构初步解决，化产生的应力可以是由大表面积部分释放，因此结构失效可以大大米颗粒的聚集经常在材料合成，电极制备和电化学循环期间发生，际应用中不太有用。因此，已经提出了混合嵌入型具有转化/合金其纳米复合材料的阳极，通过转化/合金型组分实现高容量，通过现高稳定性及其缓冲效果（释放转化/合金化反应产生的应力），纳率性能。总结有关锂离子电池中钛基系统材料的最新研究，它的巨i 基材料（103-104 循环）比传统石墨（102-103 循环）更好的循环寿在来自高度稳定的 Ti 基的协同效应，图 1-2 是基于 Ti 的材料的容示意图。衬底和高容量转换/合金型阳极以及导电碳，合理设计这构而不是简化的物理混合物是关键，实现高电化学性能，这一点很估。
图 1-3 Li4Ti5O12近年的进展Fig.1-3 Recent progress of Li4Ti5O12materials酸锂负极材料(Lithium TitanateAnode Material)酸锂的制备方法i5O12是一种由金属锂和低电位过渡金属钛的复合氧化物，属于 AB2述成尖晶石固溶体。其空间点群为Fd3m空间群，晶胞参数a为0.8的白色晶体，在空气中可以稳定存在。结构类似于反尖晶石:在一 个氧负离子 O2-按立方密堆积排列，占总数 3/4 的锂离子 Li+被四个正四面体配体嵌入空隙，其余的锂离子和所有 Ti4+(原子数目 1:5)被邻作正八面体配体嵌入空隙，因此其结构可以表示为 Li[Li1/3Ti5/3稳定致密的结构可以为有限的锂离子提供进出的通道。钛酸锂的制固相反应法，溶胶凝胶法，水热法等[87-89]。固相反应的原理和工艺简生产的优势，是制备材料的首选方法[90]。其中温度、时间、原料及配等对材料的性能影响显著。对于混料方法的影响，分别有高能行星
【参考文献】：
期刊论文
[1]试论绿色化学在新能源电池中的应用[J]. 杨时巧. 科学技术创新. 2018(21)
[2]锂离子电池负极材料的发展研究[J]. 王曼丽,康敏,刘杨,朱根. 广州化工. 2018(14)
[3]新能源汽车电池工业的发展现状[J]. 席振鹏. 低碳世界. 2018(01)
[4]锂离子电池的发展现状及展望[J]. 王鹏博,郑俊超. 自然杂志. 2017(04)
[5]Li4Ti5O12纳米片负极材料的合成及其快速充放电性能[J]. 梅洁,朱宇,朱彦荣,诸荣孙,伊廷锋. 有色金属工程. 2017(02)
[6]高能球磨辅助固相法合成电池材料Li4Ti5O12[J]. 王丹,张春明,张遥遥,汪元元,何丹农. 电源技术. 2013(09)
[7]锂离子电池硅-碳负极材料的研究进展[J]. 米宏伟,吴双泉,朱培洋,刘剑洪. 材料导报. 2013(17)
[8]水热法合成高功率锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料[J]. 闫慧,张欢,张鼎,朱智,其鲁. 物理化学学报. 2011(09)
[9]锂动力电池寿命预测研究进展[J]. 高飞,李建玲,赵淑红,王子冬. 电子元件与材料. 2009(06)
[10]锂离子电池离子液体-聚合物电解质研究进展[J]. 崔闻宇,安茂忠,杨培霞. 电源技术. 2009(01)
本文编号：3626681
【文章来源】：中国矿业大学江苏省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂电池的构造图
0mAh·g-1）和 CuO（mAh·g-1）；合金型负极包括 Si（3579mAh·g-1Ah·g-1）和 Al（2234 mAh·g-1），它们的容量远高于嵌入反应的容量期间的巨大体积变化导致严重的微观结构不稳定性，导致粉碎并差的循环性。这种转换/合金型阳极已经通过纳米结构初步解决，化产生的应力可以是由大表面积部分释放，因此结构失效可以大大米颗粒的聚集经常在材料合成，电极制备和电化学循环期间发生，际应用中不太有用。因此，已经提出了混合嵌入型具有转化/合金其纳米复合材料的阳极，通过转化/合金型组分实现高容量，通过现高稳定性及其缓冲效果（释放转化/合金化反应产生的应力），纳率性能。总结有关锂离子电池中钛基系统材料的最新研究，它的巨i 基材料（103-104 循环）比传统石墨（102-103 循环）更好的循环寿在来自高度稳定的 Ti 基的协同效应，图 1-2 是基于 Ti 的材料的容示意图。衬底和高容量转换/合金型阳极以及导电碳，合理设计这构而不是简化的物理混合物是关键，实现高电化学性能，这一点很估。
图 1-3 Li4Ti5O12近年的进展Fig.1-3 Recent progress of Li4Ti5O12materials酸锂负极材料(Lithium TitanateAnode Material)酸锂的制备方法i5O12是一种由金属锂和低电位过渡金属钛的复合氧化物，属于 AB2述成尖晶石固溶体。其空间点群为Fd3m空间群，晶胞参数a为0.8的白色晶体，在空气中可以稳定存在。结构类似于反尖晶石:在一 个氧负离子 O2-按立方密堆积排列，占总数 3/4 的锂离子 Li+被四个正四面体配体嵌入空隙，其余的锂离子和所有 Ti4+(原子数目 1:5)被邻作正八面体配体嵌入空隙，因此其结构可以表示为 Li[Li1/3Ti5/3稳定致密的结构可以为有限的锂离子提供进出的通道。钛酸锂的制固相反应法，溶胶凝胶法，水热法等[87-89]。固相反应的原理和工艺简生产的优势，是制备材料的首选方法[90]。其中温度、时间、原料及配等对材料的性能影响显著。对于混料方法的影响，分别有高能行星
【参考文献】：
期刊论文
[1]试论绿色化学在新能源电池中的应用[J]. 杨时巧. 科学技术创新. 2018(21)
[2]锂离子电池负极材料的发展研究[J]. 王曼丽,康敏,刘杨,朱根. 广州化工. 2018(14)
[3]新能源汽车电池工业的发展现状[J]. 席振鹏. 低碳世界. 2018(01)
[4]锂离子电池的发展现状及展望[J]. 王鹏博,郑俊超. 自然杂志. 2017(04)
[5]Li4Ti5O12纳米片负极材料的合成及其快速充放电性能[J]. 梅洁,朱宇,朱彦荣,诸荣孙,伊廷锋. 有色金属工程. 2017(02)
[6]高能球磨辅助固相法合成电池材料Li4Ti5O12[J]. 王丹,张春明,张遥遥,汪元元,何丹农. 电源技术. 2013(09)
[7]锂离子电池硅-碳负极材料的研究进展[J]. 米宏伟,吴双泉,朱培洋,刘剑洪. 材料导报. 2013(17)
[8]水热法合成高功率锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料[J]. 闫慧,张欢,张鼎,朱智,其鲁. 物理化学学报. 2011(09)
[9]锂动力电池寿命预测研究进展[J]. 高飞,李建玲,赵淑红,王子冬. 电子元件与材料. 2009(06)
[10]锂离子电池离子液体-聚合物电解质研究进展[J]. 崔闻宇,安茂忠,杨培霞. 电源技术. 2009(01)
本文编号：3626681
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