首页> 中文学位 >锂电池负极材料钛酸锂的改性及其容量衰减机理的探究
【6h】

锂电池负极材料钛酸锂的改性及其容量衰减机理的探究

代理获取

目录

声明

摘要

1.1 引言

1.2 锂离子电池简介

1.2.1 锂离子电池发展历史

1.2.2 锂离子电池的组成和工作原理

1.2.3 锂离子电池性能参数指标

1.2.4 锂离子电池的特点

1.3 锂电池负极材料钛酸锂的研究现状

1.3.1 钛酸锂负极材料的结构

1.3.2 钛酸锂的制备方法

1.3.3 钛酸锂的缺点及改性

1.4 论文选题意义及研究内容

第2章 实验材料和表征

2.1 实验化学试剂和设备

2.1.1 主要化学试剂

2.1.2 主要实验仪器

2.2 材料表征方法

2.2.4 X射线光电子能谱(XPS)

2.2.5 第一性原理计算

2.3 电化学性能测试

2.3.1 极片制备

2.3.2 电池组装

2.3.3 电化学性能测试

第3章 Li4Ti5O12在长循环过程中的衰减机理

3.1 前言

3.2 LTO的制备

3.3 结果分析与讨论

3.3.1 长循环性能

3.3.2 结构及形貌表征

3.3.3 电化学性能测试

3.4 本章小结

第4章 LiNaAl22O34改性Li4Ti5O12负极材料的制备及其电化学性能

4.1 前言

4.2 LiNaA22O34改性LTO的制备

4.3 结果讨论与分析

4.3.1 结构及形貌表征

4.3.2 电化学性能测试

4.3.3 对比实验

4.4 本章小结

第5章 硅酸镁锂改性Li4Ti5O12负极材料的制备及其电化学性能

5.1 前言

5.2 硅酸镁锂改性LTO的制备

5.3 结果讨论与分析

5.3.1 结构及形貌表征

5.3.2 电化学性能表征

5.3.3 对比实验

5.4 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

附录

展开▼

摘要

作为一种具有广泛应用前景的储能设备,动力锂离子电池受到了普遍的关注。负极材料是锂电池的重要组成部分,能直接决定锂电池的电化学性能。然而,传统石墨负极材料的高倍率性能较差,不能满足快速充放电的需求。因此,寻求具有优异高倍率性能的负极材料至关重要。本文对Li4Ti5O12材料在长循环过程中的容量衰减机理进行探究,同时对合成的Li4Ti5O12负极材料进行表面改性,以提高其电化学性能。主要研究内容如下:
  (1)对Li4Ti5O12电池在500mA/g电流密度下进行充放电循环,系统研究了Li4Ti5O12样品在循环过程中结构、成分、循环伏安曲线和电化学阻抗的变化,探讨了Li4Ti5O12材料在长循环过程中容量衰减的原因。除了在循环过程中因电解液分解和胀气现象而导致性能衰减外,从尖晶石Li4Ti5O12转变为岩盐结构Li7Ti5O12过程中产生的结构和组分改变也会导致Li4Ti5O12容量衰减。也就是说,重复充放电使得越来越多的Li+和Ti3+残留在脱锂的Li4Ti5O12中,引起结构无序化,使得离子和电子电导率逐渐降低,极化现象不断加剧,进而导致性能衰减。因此,通过改性来增强结构和成分的稳定性,对实现Li4Ti5O12在锂电池负极中的应用是非常有必要的。
  (2)通过合适温度下LiNO3、Na2CO3、Al(NO3)3·9H2O与Li4Ti5O12之间的简单反应,合成了LiNaAl22O34改性的Li4Ti5O12负极材料。当LiNaAl22O34/Li4Ti5O12质量比为0.0106、烧结温度为600℃时,样品在100、200、400、800、1600和100mA/g电流密度下的可逆容量分别为163.8、160.6、156.5、150.9、132.9和163.4mAh/g。即使在500mA/g电流密度下循环800次后,其可逆容量依旧保持在147.9mAh/g。这些突出的循环性能和倍率性能是因为在Li4Ti5O12表面同时形成了LiNaAl22O34包覆和Al3+掺杂,提高了电子和离子电导率,从而全面提高了Li4Ti5O12的电化学性能。
  (3)借助硅酸镁锂良好的吸附性、粘结性、悬浮性、阳离子交换能力和快离子扩散通道,在适当的温度下,把硅酸镁锂简单、均匀地包覆在Li4Ti5O12表面。当硅酸镁锂含量为1.5%、在700℃下烧结5h时,硅酸镁锂改性Li4Ti5O12在100、200、400、800、1600和100mA/g电流密度下的可逆容量分别为160.2、157.8、155.8、151.3、145.5和162.9mAh/g。即,使在500mA/g电流密度下循环900次后,可逆容量仍保持在140.6mAh/g,远高于原始Li4Ti5O12。这些优异的电化学性能主要是因为均匀的硅酸镁锂包覆层能抑制晶粒团聚和长大,电解液与硅酸镁锂作用改善电解液的电子电导率和离子电导率,表面Mg2+和Si4+共掺杂提高了电子电导率,LMSO中离子扩散通道和其阳离子交换能力提高锂离子传递效率以及降低极化。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号