新型Li_4Ti_5O_(12)@石墨烯的微波辅助合成及电化学性能研究

将钛酸四丁酯和氧化石墨超声分散于叔丁醇,微波辐射下加入醋酸锂溶液制备尖晶石Li4Ti5O12（LTO）前驱体/氧化石墨烯.一方面,微波作用促进了钛酸四丁酯水解,前驱体的形成能在15 min内完成.另一方面,叔丁醇的“软模板”限域作用导致形成粒子极小且形貌单一的LTO前驱体.同时,细小的LTO前驱体粒子通过二次团聚将氧化石墨烯纳米片完全包埋.最后,LTO前驱体/氧化石墨烯在800 ℃下煅烧8h得到尖晶石LTO@石墨烯（LTO@G）.研究表明,LTO@G晶体尺寸在0.2～1.5μm之间,其振实密度达到1.7 g·cm^-3.石墨烯位于晶体内部,并显著提高了材料的电子传导性.LTO@G的电导率为1.84×10^-3 S·m^-1,远高于纯相LTO（1.1×10^-7 S·m^-1）.1C和4C下,LTO@G首次充放电容量分别是170.1和97.5 mAh·g^-1.可见,LTO@G具有高倍率性能和振实密度,可广泛应用于各种商品锂离子电池.

微波辅助合成高性能碳包覆Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能

将钛酸四丁酯和P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)超声分散于叔丁醇中,在微波辐射下加入醋酸锂溶液制备出较小粒径且形貌单一的Li4Ti5O12(LTO)前驱体,350℃空气中预烧3 h后,600℃下隔绝空气煅烧8 h得到尖晶石碳包覆LTO(LTO/C)。采用扫描电子显电镜、透射电镜和LAND CT2001A电池测试系统等对此材料进行了表征。研究发现,该材料二次团聚的粒子平均粒径约2μm,表明反应溶剂叔丁醇的"软模板"作用能够形成更小尺寸的LTO前驱体粒子,形成的二次团聚的粒子较小。微波辅助能够加快水解反应并使反应物反应更加充分,P123作为表面活性剂可减小LTO前驱体粒子尺寸并且控制二次团聚大小。烧结过程中由P123形成的碳阻隔二次团聚粒子之间晶体生长发育并改善其导电性能。电化学性能测试显示:当测试倍率在0.1C时,该LTO的首次充放电比电容量为159.7 m A·h/g(理论比容量达到170 m A·h/g),在0.2C,0.5C,1C的倍率下进行测试,放电比电容量分别为147.1,121.2,95.3 m A·h/g,并具有良好的循环性能。