锌掺杂对Li4Ti5O12负极材料电化学性能的影响

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锌离子混合超级电容器的研究和应用

摘要构建和制造高功率和高能量密度、长寿命、绿色无污染的新型电化学能源系统对现代社会的发展具有重要意义。

传统的储能设备主要包括电池和超级电容器，但是它们各自的缺陷限制了其进一步发展，例如电池的功率密度低和循环稳定性差，超级电容器的能量密度低。

超级电容器-电池型混合超级电容器（SBHSC）是一种典型的由高倍率电容型电极和大容量电池型电极构成的储能器件，由于兼具电池和超级电容器的优点而受到广泛关注。

水系锌离子混合超级电容器（ZHSC）作为其中的一种，以其高性能、低成本、安全环保等优点成为目前研究的热点之一。

ZHSC的发展不仅取决于合适的电极材料，还取决于优越的储能系统结构。

因此，需要对这两方面进行更深入的研究，以进一步提高ZHSC的性能，满足人们在储能领域的需求。

本文两个工作的具体内容如下：（1）这个工作以三维多孔还原氧化石墨烯（rRO）气凝胶为骨架，制备了MXene-还原氧化石墨烯（MXene-rRO）气凝胶。

具有独特多孔骨架结构的MXene-rRO气凝胶不仅在很大程度上阻止了MXene纳米片的堆积，而且赋予了该气凝胶高亲水性和良好的导电性。

首次采用多孔三维MXene-rRO气凝胶正极、锌箔负极和2摩尔ZnSO4电解质制备了MXene-rRO//ZnSO4//Zn ZHSC。

结果表明，MXene-rRO2//ZnSO4//Zn ZHSC具有优异的电化学性能，最大比电容为129 F g-1(0.4 A g-1)，能量密度为35 Wh kg-1（280 W kg-1）。

更重要的是，在电流密度为5 A g-1时，经过75000次充放电循环后，电容保持率仍高于初始电容的95%。

这为利用其它三维多孔的正极材料开发高性能的ZHSC提供了新的思路。

（2）这个工作与前面的工作相比，对ZHSC的器件结构进行了创新。

以二维层状的二硫化钛插层/脱层电池型电极代替传统的锌箔电极作为负极，与活性炭电容型正极和2摩尔ZnSO4电解质组装到一起制备了TiS2//ZnSO4//AC ZHSC。

离子掺杂对Li4Ti5O12负极材料电化学性能的影响

作为一种新型的锂离子二次电池负极材料受到了越来越多的研究和关注［２－３］。Ｌｉ４ＴｉＯ：是一种 “ 零应变 ” 材料，在锂离子的脱
应用势在必行。目前储能领域被广泛研究和使用的是可充电
碳包覆虽然可以改善电极材料的电导率，提高其电化学性能，但是过多的碳含量会降低材料的振实密度，导致体积比能量的降低。因此，寻找一种简单有效的方法即掺杂离子来从
根本上全面提高材料的性能是很有必要深入研究的。本文以钛酸正丁酯、碳酸锂和氧化钻（氧化锆或氧化镧）为原料，采用
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌｄｏｐｅｄＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２ｗｉｔｈｍｅｔａｌｉｏｎｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙａｓｉｍｐｌｅｈｉｇｈ－ｅｎｅｒｇｙｂａｌｌｍｉｌｌｉｎｇａｓｓｉｓｔｅｄｍｏｄｉｆｉｅｄｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｍｅｔａｌｉｏｎｄｏｐｉｎｇｏｎｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｙ；ｒａｎｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌ；Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２：ｉｏｎｄｏｐｉｎｇ

Zr4+掺杂Li4Ti5O12负极材料的电化学性能研究

ｚｉｒｃｏｎｉｕｍｄｏｐｉｎｇａｍｏｕｎｔｉｓｎｎ，：，１００：１．ＸＲＤ，ＳＥＭ，ｃｈａｒｇｅ — ｄｉｓｃｈａｒｇｅｔｅｓｔｓａｎｄＡＣｉｍｐｅｄａｎｃｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｚｉｒｃｏｎｉｕｍｄｏｐｉｎｇ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｌａ￣ｉｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅａｍｏｕｎｔｏｆＺｒ－ｄｏｐｉｎｇ．Ｂｕｔｔｈｅｒｅｉｓｎｅａｒｌｙｎｏｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅａｎｄｆｅａｔｕｒｅ．Ｃｈａｒｇｅｔｒａｎｓｆｅｒ
ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｚｉｒｃｏｎｉｕｍｄｏｐｅｄＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２
ＹＩＮＹａｈ－ｈｏｎｇ，，ＤＩＮＧＸｉａｎ — ｌｉａｎｇ，，ＣＡＯＺｈａｏ — ｘｉａ，，ＸＵＺｅ — ｈｕｉ，ＹＡＮＧＳｈｕ — ｔｉｎｇ。
ｆＪ．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｃｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＸｉｎｘｉａｎｇＨｅｎａｎ４５３００ＺＣｈｉｎａ；

Zn2+掺杂对Li4Ti5O12的电化学性能和振实密度的影响

３．新疆电子信息材料与器件重点实验室，疆乌鲁木齐８０１）新３０１
摘要：采用固相法合成了掺杂Ｚ的锂离子电ｎ池负极材料Ｌ２Ｚ３Ｔ５２０３ ≤ ０２。对ｉｎｉＯ１（ ≤ ｘ一一．）材料进行了ＳＭ、Ｄ、光粒度分析、实密度、ＥＸＲ激振循环伏安测试及恒电流充放电测试。Ｚ计的掺杂ｎ
未改变材料的晶体结构，但使材料的振实密度有了明显提高，到了１５ｇｃ。实验结果表明，ｎ达．６／ｍ。Ｚ的掺杂改善了Ｌ的电化学性能，ｉＯ。Ｔｉ降低了电极
的极化，高了ＬｉＴｉｏ的循环稳定性；各元素提４当摩尔比为ｎＬｉ（）：（）．３（）：ＺｎＴｉ一３９３：０１０。．０
Ｌｉ进行金属离子掺杂或球形化。金属离子ｉＴＯ
掺杂不仅可以提高其电导率，且多数也会提高其而振实密度；球形化可以明显提高其振实密度，但是对电导率的提高作用不明显。Ｌｉ的球形化］ｉ。ＴＯ主要用液相方法，备过程复杂，利于工业化应制不
文献标识码：Ａ
文章编号：０１９３（００增刊Ｉ１６０１０ —７１２１）一０２ —４
计量比，取ｚ（称ｎＣＨ。ＯＬＯＣＯ）、ｉ。和ＴＯ。合Ｃｉ混

尖晶石型Li4Ti5O12负极材料的研究进展

硅酸盐学报・ 548 ・2012年尖晶石型Li4Ti5O12负极材料的研究进展倪海芳，范丽珍(北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083)摘要：锂离子电池以其高功率和高能量密度等优点而被认为是电动汽车和其他便携式电器的最有前途的动力能源。

提高电化学性能及其安全性是锂离子电池面临的主要挑战。

尖晶石型钛酸锂因具有良好的结构稳定性、安全性以及高倍率充放电性能，成为锂离子动力电池负极材料的研究热点。

综述了国内外钛酸锂负极材料的最新研究进展，包括：合成方法，掺杂、表面改性，重点阐述了碳材料表面改性及其应用，展望了钛酸锂作为混合动力电池负极材料的发展趋势。

关键词：锂离子电池；尖晶石型钛酸锂；负极材料中图分类号：TM911 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2012)04–0548–网络出版时间：DOI：网络出版地址：Developments on Spinel Li4Ti5O12 as Anode MaterialNI Haifang，F AN Lizhen(School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China) Abstract: Lithium-ion batteries with the high power and high energy density are one of the promising power sources for electric ve-hicles and other portable electric devices. The main challenges are to improve the safety and electrochemical performance of lithium ion batteries. The spinel Li4Ti5O12 has become a hot topic as a novel anode material of power lithium-ion battery due to its reliability and safety in the case of overcharge and quick charging performance. This paper reviews the developments of Li4Ti5O12, which in-clude the synthesized method, doping, surface modification. The surface modification of carbon materials and its application is also presented. In addition, the future developments on the hybrid electrical vehicles are proposed.Key words: lithium-ion battery; spinel lithium titanate; anode material锂离子电池以其开路电压高、循环寿命长、能量密度高及自放电率小等优点被认为是便携式电器和电动汽车的理想动力能源。

Mn掺杂对Li4Ti5O12结构影响的第一性原理研究_图文.

重・l——黑龙江——科技信总——科l技j论;坛Mn掺杂对Li4Ti50心结构影响的第一性原理研究彭权(江西师范大学物理与通信电子学院,江西南昌330022摘要:运用基于密度泛函理论的第一性原理计算了对I.i小,O。

:体系进行”位掺杂后的各种属性,包括掺杂后的晶格参数,优化体积,体系总能以及嵌入电压等。

计算结果显示对体系掺入少量Mn原子会使体系体积收缩,并且会降低体系的平均嵌入电压、,更有趣的是,靠近Mn原子的八面体Ti06结构出现扭曲,且有发生了Jahn—Teller效应。

关键词:锂离子电池负极材料;第一性原理;掺杂;嵌入电压1概述商品化的锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳材料。

碳材料存在一些缺点:析出锂枝晶;首次充放电效率低;与电解液发生作用;存在明显的电压滞后;制备方法比较复杂I”。

与碳负极相比,合金类负极材料一般具有较高的比容量,但循环性能较差。

尖晶石型钛酸锂12I (Li4Ti,O。

:具有明显的优势:是一种零应变材料,循环性能好;有很好的充放电平台;理论比容量为175mAh幢实际比容量可达165mAh/g,并集中在平台区域;不与电解液反应;价格便宜,容易制备。

Li4Ti,O,:与商品化的碳负极材料相比,更容易制备,成本更低。

尖晶石结构的Li4Ti,O。

是固溶家族Li,+xTi。

0。

:(0≤x≤1的重要一员131,可以被用来做锂离子电池的负极材料。

通常这种材料工作时在脱锂态Li4Ti5(。

:和嵌锂态“7Ti,0。

:转换,提供一个1.5V(相对于金属Li的非常稳定的充放电平台141。

本文选择对Li4Ti50。

进行Ti位掺Mn,计算了掺锰后的各种属性,包括晶格参数,体积变化,平均嵌入电压等等。

2理论计算方法和计算模型本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法和超软赝势平面波方法对Li。

x Ti50,:(o≤X≤6的原子几何结构和电子结构进行了理论研究。

该文所有的计算都是用Vienna ab initio simulation package程序包计算的,以下简称为(VASPt日。

Mg掺杂对Li4Ti5O12电化学性能的影响

ＭｇＴｉ５Ｏ１２（Ｘ＝０．１）ｈａｄｇｏｏｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃｌａｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｐａｔｒｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｈａｒｇｅｓｐｅｃｉｉｆｃｃａｐａｃｉｔｙｗａｓ１６４．２，
吴平，叶红齐，杨宏伟
５１８１１９）
（１中南大学化学４￣－Ｙ－学院，湖南长沙４１０００８３；２深圳市天骄科技开发有限公司，广东深圳
摘要：采用高温固相法合成尖晶石型ＬｉＴｉＯ电极材料，研究了镁掺杂对其电化学性能的影响。通过扫描电镜（ＳＥＭ）、

关键词：锂离子电池；负极材料；ＬｉＴｉ０
中图分类号：ＴＭ９１２
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１ — ９６７７（２０１３）０９ — ００９２ — ０３
ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＭａｇｎｅｓｉｕｍＤｏｐｉｎｇｏｎＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＬｉ４Ｔｉ５０１２
删Ｐ，ＹＥＨｏｎｇ —ｑｉ，ＹＡＮＧＨｏｎｇ —ｗｅｉ
（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ — ＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｕｎａｎＣｈａｎｇｓｈａ４１０００８３；２ＳｈｅｎｚｈｅｎＴｉａｎｊｉａｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＳｈｅｎｚｈｅｎ５１８１１９，Ｃｈｉｎａ）

li4ti5o12基有机无机复合固态电解质

li4ti5o12基有机无机复合固态电解质下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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锌掺杂对包碳磷酸钒锂电化学性能的影响

锌掺杂对包碳磷酸钒锂电化学性能的影响柳勇;王飞;魏治中;王鹏;任凤章【摘要】以 Li2CO3、V2O5、NH4H2PO4和 ZnO为原料,用葡萄糖作为碳源和还原剂,然后通过高温煅烧法制备了Li3V2 －xZnx(PO4)3/C(x＝0,0.05,0.10).用 X 射线衍射、扫描电子显微镜和高分辨透射电子显微镜,对制得的样品进行物相、结构和微观形貌分析表征.用恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱法测试样品的电化学性能.研究结果表明:掺杂Zn2 +不会改变Li3V2(PO4)3的结构.适量地掺杂Zn2 +能使Li3V2(PO4)3颗粒更加均匀、结构更稳定,同时显著改善其电化学性能.当x＝0.05 时,样品的首次放电比容量为123.1 mA·h·g －1,并且以0.5 C充放电循环20圈后容量保持率仍达99.76%.【期刊名称】《河南科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)005【总页数】7页(P1-6,11)【关键词】Li3V2(PO4)3;Zn2 +掺杂;高温固相法;形貌;电化学性能【作者】柳勇;王飞;魏治中;王鹏;任凤章【作者单位】河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学有色金属共性技术河南省协同创新中心,河南洛阳 471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳 471023;河南科技大学河南省有色金属材料与加工技术重点实验室,河南洛阳 471023【正文语种】中文【中图分类】O6140 引言锂离子电池因具有自放电小、循环寿命长、比容量大、能量密度高、工作电压高、无记忆效应和环境污染小等优点，已成为国内外学者的研究热点。

目前，锂离子电池广泛应用于电子产品、电动汽车及航空航天等各个领域[1-3]。

li4ti5o12 锂离子电池负极材料工作原理

li4ti5o12 锂离子电池负极材料工作原理一、概述1. 简介li4ti5o12是一种常用的锂离子电池负极材料，其在电池领域具有重要的应用价值。

本文将介绍li4ti5o12的工作原理，希望可以为电池研究领域的学者和工程师提供一定的参考价值。

二、锂离子电池概述1. 电池结构及原理锂离子电池是由正极、负极、电解液和隔膜组成的。

其工作原理是通过锂离子在正负极之间的往返迁移，完成电荷的存储和释放。

三、li4ti5o12的化学组成及结构特点1. 化学组成li4ti5o12是由锂离子和钛氧簇组成的过渡金属氧化物，其化学式为li4ti5o12。

2. 结构特点li4ti5o12具有尖晶石结构，其晶格稳定性和高电导率是其在电池中应用的关键优势之一。

四、li4ti5o12的工作原理1. 锂离子嵌入/脱嵌机制li4ti5o12在充放电过程中，锂离子会在其晶格结构中嵌入或脱嵌，完成电荷的存储和释放。

2. 极化行为li4ti5o12的极化行为会影响其在电池中的循环性能，合理控制极化行为对于提升电池性能具有重要意义。

五、li4ti5o12在锂离子电池中的应用1. 优势作为负极材料，li4ti5o12具有高安全性、长循环寿命和良好的高温性能等诸多优势。

2. 局限性li4ti5o12的比容量相对较低，这在一定程度上限制了其在电动车等大容量电池领域的应用。

六、结论1. 未来展望随着电动汽车等领域的快速发展，li4ti5o12作为锂离子电池负极材料仍然具有着广阔的应用前景。

期待更多的研究可以进一步提升其性能，推动锂离子电池技术的发展。

以上就是li4ti5o12 锂离子电池负极材料的工作原理的介绍，希望可以对相关领域的研究者们提供一些参考。

七、li4ti5o12的改进和性能优化方向1. 表面涂层对li4ti5o12进行表面涂层可以有效地改善其电化学性能，增强其循环寿命和安全性能。

2. 纳米结构设计利用纳米技术，设计制备纳米结构的li4ti5o12材料可以提高其比表面积和离子传导率，进而提升电池的性能。

锂离子电池新型负极材料Li4Ti5O12的研究现状与进展

锂离子电池新型负极材料Ｌ４ｉ的研究现状与进展Ｔ５２ｉＯ
肖志平，王英，唐仁衡肖方明，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（．州有色金属研究院，广东广州５０５；．１广１６０２中南大学材料科学与工程学院，南长沙湖摘４０８）１０３
常数基本不发生变化（锂前晶格常数ａ０８６嵌一．３ｎ嵌锂后ａｍ，一０８７ｎ，称为 “ 应变 ” 料，．３ｍ）被零材具有优异的循环性能．外，Ｔｉ具有较高］此Ｌ０
较平坦的电压平台（．５Ｖ）此电压大于大部分电１５，
本低廉等优点，是也存在很多不足之处Ｅｚ：电但ｌ］其－
位与金属锂的电位接近，易导致锂离子在电极表容面沉积形成锂枝晶；电解质在电极表面容易发生分解形成固体电解质膜，降低了首次充放电效率和倍率性能；在明显电压滞后现象，存没有平坦的充放电电压平台、热稳定性较差．近来，极材料尖晶石型负
第４卷
第４期
材
料
研
究
与
应
用
Ｖｏ１４。Ｏ４．Ｎ．Ｄｅｃ．２０１０
２０１０年１２月
ＭＡＴＥＲＩＩＳＲＥＳＥＡＲＣＨＮＤＡＡＡＰＰＩＩＣＡＴ１Ｎ０
文章编号：６３９８（０００ — ２７０１７—９１２１）４０８—５

li4ti5o12储锂机制反应

一、储锂机制概述储锂机制是指锂离子电池在充放电过程中，锂离子在正极和负极之间的储存和释放过程。

锂离子电池是一种重要的电化学能源储存装置，其储锂机制的研究对于提高电池的性能和稳定性具有重要意义。

二、储锂机制的基本过程1. 充电过程在锂离子电池充电过程中，正极材料（通常为氧化物）释放出氧化物负载的氧离子，在此过程中，正极活性物质中的锂离子氧化成锂离子，在电解液中向负极移动。

2. 储存过程在放电过程中，锂离子从正极迁移到负极，在负极材料中进行储存，产生金属锂或金属锂合金的形式。

这一过程中，正极材料吸收氧化物负载的氧离子和锂离子，负极材料释放出储存的锂离子。

3. 放电过程在锂离子电池放电过程中，电池正极材料中储存的锂离子向电解液和负极迁移，释放出电子流。

三、储锂机制的基本特点1. 可逆性储锂机制是通过氧化还原反应实现锂离子在正负极之间的储存和释放，具有一定的可逆性。

即在充放电过程中，正负极材料可以反复地吸收和释放锂离子，并且不会引起永久结构损伤。

2. 电化学活性锂离子在正负极材料中的储存和释放过程是由电化学活性材料完成的，这些材料具有较高的电导率和电化学反应活性，能够有效地实现锂离子的迁移和反应。

3. 影响因素储锂机制的效率和稳定性受到许多因素的影响，包括正负极材料的结构、成分和形貌，电解液的成分和性质等。

四、储锂机制的研究意义1. 提高电池性能深入研究储锂机制可以帮助人们了解电池充放电过程中的电化学反应规律，从而设计和优化更高性能、更稳定的锂离子电池。

2. 降低电池成本了解储锂机制有助于选取合适的正负极材料和电解液，提高电池的能量密度和循环寿命，进而降低电池的生产成本。

3. 减少环境污染通过研究储锂机制，可以开发更加环保的电池材料和生产工艺，减少对环境的污染和资源消耗。

五、储锂机制的研究现状1. 理论研究对储锂机制的理论研究主要依靠计算模拟和实验分析，以推测锂离子在正负极材料中的扩散和反应路径，探究电极材料的电化学活性和动力学特性。

Li4Ti5O12(钛酸锂)锂离子电池负极材料研究评述

姓名：张广川学号：201020181034 班级：sj1054Li4Ti5O12（钛酸锂）锂离子电池负极材料研究评述张广川(河北工业大学材料科学与工程学院，天津 300130）摘要：介绍了锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的优点、晶体结构、嵌锂机理和电化学特性。

对Li4Ti5O12的固相法、sol-gel法以及其他各种制备方法进行了讨论，结合动力电池的关键性能，如安全性能、循环性能、倍率性能以及低温性能，详细介绍了Li4Ti5O12作为锂离子动力电池负极材料在这几个方面的研究现状，并结合自制LiCoO2/ Li4Ti5O12系列电池就上述关键性能进行了研究。

并对其的应用前景进行了展望。

关键词：锂离子电池；负极材料；Li4Ti5O12；倍率性能；低温性能Research progress in Li4Ti5O12as anode material for Li-ion battery Chris Zhang(Materials department of science and engineering，hebei university of technology，tianjin 300130)Abstract：The research status of advantage,crystal structure,mechanism of lithium inserting and electrochemical properties of lithium titanate (Li4Ti5O12) as anode material for Li-ion battery are reviewed. And solid-state method,sol-gel method,as well as various other preparation methods for Li4Ti5O12 are discussed.And,the advance of Li4Ti5O12 used as the anode material for lithium ion power batteries was reviewed in terms of safety, cycleability, rate capability and low temperature performance. Furthermore, the investigations of LiCoO2/ Li4Ti5O12 batteries series in our labs were also discussed in detail.Key words： Li-ion battery； anode material；Li4Ti5O12；rate capability； low temperature performance1 引言随着全球资源的日益短缺，人们开始开发新型能源代替传统能源。

负极材料Li4Ti5O12的制备与性能

（ 1． Faculty of Material and Energy，Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006，China； 2． School of Electronic Engineering，Dongguan University of Technology，Dongguan 523808，China）
中图分类号：TM912． 9
文献标识码：A
文章编号：1000-985X（ 2012） 02-0348-06
Preparation and Performance of Spinel Li4Ti5O12 Anode Material
LI Juan1 ，HE Chun-hua1 ，ZHANG Hai-yan1 ，ZENG Zhi-feng2
收稿日期：2011-11-09；修订日期：2011-11-24 基金项目：国家自然科学基金（ 20971027 ）资助项目；高等学校博士学科点专项科研基金（ 20094420110005 ）；广东省自然科学基金
（ 9251009001000006）；广东省科技计划项目（ 2010A090200063，2010A011300041）；广州市科技计划项目（ 2009J1-C381）；东莞市高等院校科研项目（ 200910814033）作者简介：李娟（ 1985-），女，湖南省人，硕士。E-mail： dubutianlang@ 163． com 通讯作者：张海燕，教授。E-mail： hyzhang@ gdut． edu． cn
件下可以得到小尺寸且颗粒均匀的亚微米晶体 Li4Ti5O12，且合成的产物电化学性能最佳。在 800 ℃及 8 h 合成条件下，产物首次充放电容量分别为 188． 0 mAh / g 和 189． 1 mAh / g，首次充放效率为 99． 4% ，且具有良好的可逆性。

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的结构和性能

Ｍａｕｃｉｔｒｃｉｅｒｌ２，２０；ｉｅｉｅｏＥｇｓ００６ｎｓｒｐｅｅｖｄＡｐｉ００６ｎｒｖｓｆｒＡｕｕｔ２，２０．ｄ
Ｔｏｃｒｅｐｎｅｃｈｕｄｂｄｒｓｅ．ｅ（５２２８９９Ｆ０ｗｈｍｏｒｓｏｄｎｅｓｏｌｅａｄｅｓｄＴｈ０９）１０９．＿￣ｍａｌｚ＠ｘ．ｕｃｉｙｈｍｕｅ．：ｄａ
１公司的ＯＭＮＣ显微红外光谱仪进行了透射傅立ｅｔＩ叶变换红外测试．扫描范围４０￣４０ｃ，描次０００ｍ一扫数３２次．法国Ｄｉｒ司的ＬｂａＩ型共焦纤在ｌ公ｏａＲｍ维拉曼光谱仪上进行Ｒｍａａｎ光谱测试．光光源为激ＨｅＮ－ｅ激光器，波长６２８ａ收集散射光透镜为５３．ｍ，０
ｈａｅｏ４ｈｅｔｄｆｒ２．
ＫＥＹｏＲＤＳｉｏｇｎｉｏｎＷｎｒａｃｎ－ｍｅａｌｔｒａｓｉｈｕｔｔｎｔ．ｏｌｇｌｔｏａｎｅｍａｅｉＩｔｌｃｍａｅｉｌ．Ｉｉｍｉａａｅｓ — ｅｉｔｍｅｈｄ，ｏｄｔｒａ
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锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展

锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究进展李文;白薛;魏爱佳;李晓辉;刘振法【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)008【摘要】锂离子电池具有高的功率密度和能量密度,是最有前景的电动汽车和便携式电器设备的电源之一.而提高锂离子电池电极材料的安全性和电化学性能是目前所面临的挑战之一.Li4Ti5O12负极材料具有较高的锂离子扩散系数和安全性,可在大电流下快速充放电,被认为是有可能取代石墨的新型锂离子电池负极材料.但是,Li4Ti5O12材料电子电导率低,导电性能差,限制了其在实际生产中的应用.介绍了目前在Li4Ti5O12材料改性过程中所采用的方法,包括合成方法、掺杂、表面修饰,以及Li4Ti5O12材料的应用和理论计算,分析了Li4Ti5O12的研究方向和发展趋势.【总页数】3页(P1221-1222,1236)【作者】李文;白薛;魏爱佳;李晓辉;刘振法【作者单位】河北省科学院能源研究所,河北石家庄050081;河北省工业节水工程技术研究中心,河北石家庄050081;河北省科学院能源研究所,河北石家庄050081;河北工业大学化工学院,天津300130;河北省科学院能源研究所,河北石家庄050081;河北省工业节水工程技术研究中心,河北石家庄050081;河北省科学院能源研究所,河北石家庄050081;河北省工业节水工程技术研究中心,河北石家庄050081;河北省科学院能源研究所,河北石家庄050081;河北省工业节水工程技术研究中心,河北石家庄050081;河北工业大学化工学院,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TM912【相关文献】1.尖晶石构型Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的研究进展 [J], 关若然2.锂离子电池Li4Ti5O12负极材料的研究进展及展望 [J], 李婧钰3.锂离子电池Li4Ti5O12负极材料的研究进展及展望 [J], 李婧钰;4.锂离子电池负极材料Li4Ti5O12合成与改性的研究进展 [J], 王鸣; 黄俊涛; 任亚航; 梁萌; 程丽丽; 沈丁5.锂离子电池负极材料Li4Ti5O12掺杂改性研究进展 [J], 薛彩霞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电极活性材料Li4Ti5O(12)的制备及电化学性能

分类号Ｔ９２９Ｍ１．
电子及阳离子从固相基体插入、出而不引起脱核心结构破坏的电化学反应称为局部规整反应，发生该可逆反应的材料称为插层材料 … ，被广泛用它作电极材料．但插层材料进行电化学充放电时通常伴随着材料晶格尺寸的变化，由此导致容量及寿命
式为：
．
称量ＬＮＯ（析纯）ＴＯ（ｉ３分、ｉ２分析纯）使其摩尔，比为４５以丙酮（析纯）载体进行超声分散，：，分为分散后的混合物干燥研磨，定压力下压制成片，一８０空气气氛烧结１ｈ最后将合成产物充分研磨０℃ ２，
的损失．Ｌ４ｉ１因其在充放电过程中只发生微小ｉ５２ＴＯ
Ｇｅｆ等ｌ通过实验证明，结气氛由氮气变ｕｒｉ７］烧为空气，产物颗粒变圆，度减小．Ｗａｇ等ｌ在氧粒ｎ８］气气氛下固相合成了单相的Ｌ４５２ｉ０】．ＷｅＴｉｎ等［９］则指出，化性气氛下，高了Ｔｉ／ｉ，利于氧提Ｔ有容量的提高．因而本文尝试使用热分解具有氧化性气氛且活性较高的ＬＮ０替代Ｌ２Ｏ３Ｌ０Ｈ作ｉ３ｉＣ或ｉ
摘
要以ＬＮ和Ｔｉ为初始反应物，相法合成了Ｌ４ｉ１（）Ｘ射哉衍射实验结果表明，得粉体为较纯的尖晶ｉＯ３Ｏ２固ｉ５２Ｍ１Ｔ０所

Li4Ti5O12

Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｌ
研究与探讨Ｉ
Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２对ＬＴＯ／ＴｉＯ２复合材料电性能的影响
杨巍，周晨，乔靖
（山东大学材料科学与工程学院，济南２５０００２）
钛基材料被认为是锂离子电池负极材料领域非常有
Ｌｉ４Ｔｉ５０ｌ２对ＬＴＯ／ＴｉＯ２复合材料电性能的影响。
２实验Байду номын сангаас内容
前景的材料之一，作为钛基材料中的两个典型代表，ＴｉＯ
和ＬＴＯ更是吸引了人们的广泛注意．所以有关ＴｉＯ＃２．１样品的合成
图２为样品Ａ，Ｂ，纯ＬＴＯ和ＴｉＯ２在相同测试环境下的前１００次循环的比容量曲线。为了研究不同ＬＴＯ含量
２．３样品电性能测试
我们研究Ａ，Ｂ两组样品的在对所得样品进行碳包覆之后，过３００目筛，之后组下材料工作电压平台的变化，装成半电池进行测试。在极片准备过程中，将所得的材料在一次可逆循环中的电压比容量曲线如图３所示。与炭黑和聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）按质量比８：１：１混合，加由图２可知．Ａ样品可逆比容量基本稳定在００ｍＡｈ・ｇ左右，远高于复合前ＬＴＯ或ＴｉＯ２，且活化后性入适量正甲基吡咯烷酮作为溶剂，在磁力搅拌下配成具２有一定黏稠度的浆料，搅拌３ｈ以上，使混合物分散均匀。能有所提升。而Ｂ样品仅为７６ｍＡｈ・ｇ左右。之后将所得浆料贴在擦净玻璃板上的铜箔上，并刮成均由图３可知．Ａ样品呈现出ＬＴＯ和锐钛矿两个清晰且均高于ＳＥＩ形成电压，而Ｂ样品总体工匀的厚度．再在１２０ｏＣ真空干燥箱中干燥１０ｈ后取出。冲的充放电平台。

Zr掺杂对Li_4Ti_5O_12_电化学性能的影响

图 #$ 各样品的放电曲线
图 4 是锂钛氧化物电极 C ?A’*B C ?A 电池体系的循环性能曲线，放电倍率为 1" #5" 由图可以看出，掺杂后的样品与未掺杂的样品相比，容量均有所提高，各样品的容量保其中以样品 VT# 的循环性能最好，持率见表 !"
#$ 实验结果与讨论
图 ! 为不同掺杂样品的 HI) 对比图" ?A< TA, U!# 峰强而锐，说明没有杂相且结晶良好" 由图中可以看说明 V:< E 在出，掺杂 V:U# 后没有出现新的衍射峰， ?A< TA, U!# 结构中进行了有效掺杂，掺杂后的样品均具有尖晶石结构，形成了以 ?A< TA, U!# 为基质的尖晶石固溶体，及掺杂并未改变 ?A< TA, U!# 的晶体结构" 由图还可看出，掺杂后的样品特征峰变宽，特征峰的相对强度有所变化，这是因为掺杂元素的离子半径和电负性与 TA< E 有所不同从而导致材料发生晶格畸变，降低了材料的规整度"
图 4$ 各样品的循环性能表 !$ 各样品的容量保持率样品 ?T VT! VT# VT4 $ $ 比容量 C =%3・ 8 @!$ $ 第; , !,4" , !B! !,," B WW" # !1W" # !<B" W !<1 容量保持率 C X B," , .!" ! W!" # W1
随着锂离子蓄电池的不断发展，具有尖晶石结构的 A.# 6.B C<) 由于节能、环保以及高效等特点而成为研究的热点’ A.# 6.B C<) 具有缺陷的立方尖晶石结有可供锂离子扩散的三位通构，空间群为 _0!E，道

制备Li4Ti5O12的电化学性能研究

制备Li4Ti5O12的电化学性能研究锂离子电池是一种高性能、高安全性、低污染的二次电池。

在近年来的研究中，钛酸锂被广泛地应用于锂离子电池的负极材料中，其中最具有潜力的材料之一就是Li4Ti5O12。

Li4Ti5O12作为一种新型的负极材料，具有优异的电化学性能。

目前，制备Li4Ti5O12的研究主要采用三种方法，分别是固态反应法、溶胶-凝胶法和水热法。

本文将对上述三种方法及其制备的Li4Ti5O12的电化学性能进行综合分析和评价。

1. 固态反应法固态反应法是最传统和最常用的制备方法之一。

该方法通过将混合的前驱体进行高温煅烧，形成Li4Ti5O12粉末。

反应方程式为：2Li2CO3 + 5TiO2 → Li4Ti5O12 + 4CO2该方法的优点是制备简单、成本低。

但缺点是需要高温烧结，而且制备的粉末颗粒大小分布不均匀，形态不规则，导致电化学性能差。

2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种新型、低温的制备方法。

该方法先将钛酸酯和锂盐溶解在相应的溶剂中，形成溶胶，然后通过干燥和高温煅烧形成Li4Ti5O12粉末。

反应方程式为：5LiOH·H2O + Ti(OC4H9)4 → Li4Ti5O12 + 20H2O + 4C4H9OH该方法制备的Li4Ti5O12粉末颗粒小、形态规则，具有优异的电化学性能。

但缺点是工艺非常复杂，需要长时间固化、干燥和煅烧，成本较高。

3. 水热法水热法是一种比较新型的制备方法。

该方法通过将钛酸酯和锂盐在所需的溶液中反应，然后利用高温高压条件，形成Li4Ti5O12粉末。

反应方程式为：5LiOH·H2O + Ti(OC4H9)4 → Li4Ti5O12 + 20H2O + 4C4H9OH该方法制备的Li4Ti5O12粉末颗粒较大，但电化学性能优异，成本较低。

但其缺点是需要高压条件，以及对反应环境有比较严格的要求。

在对三种方法制备的Li4Ti5O12粉末电化学性能进行综合评价时，可以看出溶胶-凝胶法制备的Li4Ti5O12粉末电化学性能最优，其比容量和循环寿命分别为175 mAh/g和1000次以上。