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鈦酸鋰電極材料的合成及改性研究進展

文章出處:責任編輯:人氣:-發表時間:2021-04-30 09:18【

鋰離子電池具有電壓高、能量密度大、放電時間長、無環境污染、自放電率低、能夠快速充電等優點,應經被廣泛的應用在電子設備、手提電腦、電動汽車及混合動力汽車當中。

目前已經商業化的鋰離子電池中,石墨以其獨特的性能和低的商業成本被廣泛的應用,但是,石墨的不可逆容量損失較大、嵌鋰電位較低(約0VvsLi+ /Li),在快速充電過程中容易形成鋰枝晶,刺穿隔膜,造成安全隱患。在目前研究的各種各樣的負極材料中, Lis TiO2具有與LiMn2O4相似的尖晶石結構,空間點陣群為Fd3m ,晶胞參數a為0. 836nm。當Lit嵌人時,Li4 TisO1r還原為的藍色的LiTi;O2,晶胞參數a僅從0. 836nm增加到0. 837nm,在充放電過程中LiTis O12展示了非常好的結構穩定性,被稱為零應變的電極材料。Lia TisOz具有很好的充放電平臺,嵌鋰電位較高(1.55 VvsLi+/Li),避免了快速充電過程中SEI膜的生成和鋰的析出,消除了安全隱1.6。

LiTisO12電極的理論容量為175 mA. h/g,具有卓越的可逆性能和循環壽命。但是, Li4 Ti;O2的鋰離子擴散系數和電子電導率很低,高倍率放電情況下容量衰減嚴重4]。為了提高Li4 TisO12的鋰離子擴散系數和電子電導率,人們提出了各種有效的方法,包括新的制備方法,非金屬連續式陶瓷內膽回轉窯,采用陶瓷內膽,材料燒結過程無金屬接觸,從源頭上做到全金屬隔離,保證粉體的純凈度,徹底解決燒結過程金屬污染的行業痛點。表面改性,L、Ti、O的摻雜改性以及和電導率高的物質進行兩相混合等。

尖晶石型Li4TisO12具有較高的電極電位,可以有效防止金屬鋰的析出,消除了安全隱患,而且Li TisOrz可逆鋰離子脫.嵌比幾乎可以達到100%,并且具有很好的循環性能,但是由于其低的電子電導率和Li+擴散系數以及能量密度低等問題,大電流放電極化比較嚴重,限制了其大范圍的應用。為了提高Li4TisOr2材料的電學性能:一方面可以通過表面包覆或摻雜電子電導率較高的材料改善其電子電導率。關于這方面人們已經做了大量的科研工作,但是效果不是很明顯。另一方面,可以與其他比容量高和電極電位低的材料相結合,制備成性能優越的復合材料,以提高其比容量,降低其放電電壓平臺。隨著研究的深入進行,相信在不久的將來,Li4 TisO12作為鋰離子電池的負極材料一定會有更大的應用前景。

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