掺杂Li_4Ti_5O_(12)作为锂离子电池负极材料

研究了掺杂元素M (锡、钨、镍 )的锂钛复合氧化物的合成以及Li/掺杂Li4 Ti5O12 实验电池的充放电行为和循环性能。实验结果说明 ,掺杂的Li4 Ti5O12 实验电池其电压平台低于未掺杂的复合氧化物的实验电池 ,电池的首次不可逆容量也小于未掺杂的复合氧化物的Li/Li4 Ti5O12 电池。其中Sn掺杂的Li4 Ti5O12 电极材料循环性能稳定 ,充放电容量较大 ,是一种比较好的锂离子电池的负极材料。

锂离子电池用Li_4Ti_5O_(12)-碳复合材料的制备与电化学性能

0引言 由于Li4Ti5O12具有优良的结构稳定性（锂离子嵌入和脱出过程呈现“零应变”效应）和安全性能（Li4Ti5O12相对Li／Li^＋电对的还原电位高达1．5V，可以避免金属锂的沉积）．被认为是一种高功率锂离子电池和非对称混合电池的良好负极材料。但是．由于Li4Ti5O12锂离子导电性和电子导电性很低，导致其电流倍率性能差。为了克服这一缺陷．人们采用许多方法．包括溶胶-凝胶法、掺杂等以提高其倍率性能。

锂离子电池负极材料多孔Li_4Ti_5O_(12)/C的制备与表征

将钛源、锂源和碳源三种化合物一起球磨湿混成均匀浆料,再依次经过喷雾干燥和高温煅烧制得晶粒表面包覆纳米碳层的多孔球形钛酸锂(Li4Ti5O12)材料.通过XRD、SEM、TEM、BET和电化学性能测试等分析手段表明,合成出的Li4Ti5O12/C材料为纳米一次粒子(晶粒)组成的球形二次粒子(颗粒),具有较大的比表面积,达到39.5 m2/g;在0.1C、1.0C和5.0C倍率下的首次放电比容量分别达到172.2、168.2和153.6 mAh/g,并表现出优良的循环性能.晶粒表面包覆碳的多孔Li4Ti5O12材料具有明显的高倍率性能和循环稳定性优势.

锂离子电池负极材料球形Li_4Ti_5O_(12)的合成及性能研究

研究了一种制备锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的新工艺．以TiCl4为原料,水解制备出Ti4+溶液,通过“外凝胶”法制备出球形前驱体,与Li2CO3按计量比混合均匀,再通过一定的热处理后制备了锂离子电池负极材料球形Li4Ti5O12．采用XRD、SEM及电化学性能测试等分析手段考察了不同热处理温度对产品性能的影响．结果发现,经过800℃热处理16h后得到的产品颗粒呈球形、流动性好、粒径分布均匀、结晶度好;产品具有较高的振实密度,达到1．8g／cm3;并且还表现出较好的电化学性能,在1-3V之间充放电,其首次放电比容量高达160．7mAh·g-1,经过20次充放电循环后,其放电比容量仍有150．2mAh·g-1．研究表明该方法是一种适合制备高密度高活性Li4Ti5O12材料的工艺方法．

纳米微晶TiO_2合成Li_4Ti_5O_(12)及其嵌锂行为

用溶胶-凝胶法并经热处理制备不同形态和晶体尺寸的TiO2,分别与Li2CO3高温固相反应生成锂钛复合氧化物,经电化学测试发现,用300℃热处理所得纳米微晶TiO2制备的Li4Ti5O12具有良好的嵌锂性能,其可逆比容量大于95 mA·h·g-1,充放电效率近100％,循环性能良好,电压平台平稳,在嵌锂至容量≥85％或脱锂至容量≥90％时均有明显的电压变化,可用作锂离子电池负极材料.

水热法合成高功率锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料

以球形TiO2和LiOH溶液为反应物,通过水热法合成了尖晶石型Li4Ti5O12,并使用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外(FTIR)光谱、扫描电镜(SEM)和激光粒度分布(PSD)对其结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明:通过该法得到的产品颗粒大小均匀,粒度分布狭窄,结构与标准Li4Ti5O12谱图一致.实验选定温度下所得的Li4Ti5O12均表现出良好的电化学性能.其中,800°C热处理所得样品的电化学性能最好,室温下,以35mA·g-1的电流密度进行充放电,其可逆容量达到162mAh·g-1,同时这种材料也表现出良好的倍率性能,即使在720mA·g-1的电流密度条件下进行充放电,其可逆容量仍可达到124mAh·g-1.

离子交换法合成纳米级锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)

用钛酸纳米管和LiOH溶液进行离子交换法得到了水合钛酸锂前驱体,进而在不同温度热处理制备了Li4Ti5O12。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热分析(TG-DSC)和恒电流充放电测试对反应产物进行了研究。结果表明所得前驱体在500～700℃热处理可得到纳米结构的纯相Li4Ti5O12。所得Li4Ti5O12的可逆容量约为160mAh·g-1,循环稳定性随热处理温度的提高而增强,并因具有较短的锂离子扩散距离表现出极佳的倍率性能,在1600mA·g-1(约10C)的电流密度下放电下还保持140mAh·g-1的容量。

多孔炭模板法制备Li4Ti5O(12)及其嵌锂行为

采用水合氧化钛溶胶为原料,多孔炭为模板剂,设计制备了一种新型准纳米晶锂钛复合氧化物,并用SEM、XRD、恒流充放电及交流阻抗测试表征了材料的形貌、结构和电化学性能.结果表明,该氧化物晶粒尺寸约200nm,为典型的尖晶石Li4Ti5O12结构.在0.5C(1C=0.2mA·cm-2)电流条件下的首次嵌脱锂效率为99.8%,嵌脱锂电位平坦,可逆容量为117mAh·g-1;当电流从0.5C增至5C时,其可逆嵌锂容量仍在100mAh·g-1以上,容量保持率大于86%,倍率充放电性能优异.交流阻抗测试结果表明,模板剂多孔炭的应用使合成的尖晶石Li4Ti5O12具有更佳的导电性能,且多孔特征明显.

Li_4Ti_5O_(12)及其在锂离子动力电池中的应用前景

介绍了钛酸锂(Li4Ti5O12)的结构和特性,详细介绍了Li4Ti5O12的充放电特性、循环性能、倍率性能和低温性能。作为一种新型锂离子电池负极材料,尖晶石型Li4Ti5O12具有使用寿命长、低温性能好、安全性高等特点,适合在混合动力汽车和电动汽车上应用,但比容量、能量密度需要进一步提高,同时制作的成本需要进一步降低。

锂离子电池Li_4Ti_5O_(12)负极材料的尿素掺杂氮化修饰

Li4Ti5O12是最具前景的混合电动汽车用锂离子动力电池负极材料之一.为了提高其倍率性能,以尿素为氮源对Li4Ti5O12进行掺杂热处理,以在Li4Ti5O12颗粒表面自生长一层高电导TiN修饰膜,利用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、X射线能谱仪、Raman光谱仪和半电池充放电测试仪研究了材料的物相、结构、形貌、成分以及电化学性能.结果表明:氮化修饰Li4Ti5O12样品与未修饰样品具有相同的尖晶石Li4Ti5O12的衍射峰,氮化修饰后Li4Ti5O12颗粒表面自生长了一层均匀的薄膜,该薄膜不仅含有N元素,而且还具有TiN的Raman光谱特征振动峰;氮化修饰Li4Ti5O12样品的0.1C首次放电比容量比未修饰Li4Ti5O12样品有所降低,但是却展示了优异的电化学倍率性能和循环性能,3C倍率充放电比容量是未修饰Li4Ti5O12样品的2.6倍,0.1C充放电循环100次后其容量损失仅3%.

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展

Li4Ti5O12作为锂离子电池的负极材料,在Li嵌入和脱出的过程中,其晶型不发生改变,被称之为“零应变材料”。因而具有优良的循环性能和平稳的放电电压,能够避免电解液分解现象或保护膜的生成,安全性和可靠性得以大大改善。详细描述了Li4Ti5O12的结构和电化学性能,介绍了Li4Ti5O12的两种合成方法以及掺杂改性研究的现状。

锂离子蓄电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展

对Li4Ti5O12 的结构与电化学性能的关系、制备方法、掺杂改性研究现状等进行了介绍。锂离子蓄电池负极材料锂钛复合氧化物———Li4Ti5O12 相对于锂电极的电位为 1.5 5V ,理论容量为 175mAh/ g ,实验容量为 15 0～ 160mAh/ g。在Li+ 嵌入和脱出的过程中 ,其晶型不发生改变 ,有很小的收缩和膨胀 ,体积变化小于 1% ,被称为“零应变”材料。以该材料为负极的锂离子蓄电池具有很好的循环性能 ,同时相对于石墨等碳负极 ,安全性和可靠性也得以大大改善 ,具有应用在电动汽车、储能电池等方面的优良前景 。

负极材料为Li_4Ti_5O_(12)的18650型锂离子电池的性能

研究了以Li4Ti5O12为负极材料的18650型锂离子电池的充放电性能。对2025型Li4Ti5O12-Li模拟电池的研究表明,Li4Ti5O12以0.1C在1.00～2.00 V循环,首次放电比容量和充放电效率分别为150 mAh/g和95%。18650型LiFe-PO4-Li4Ti5O12电池的0.2C充电平台集中在1.9 V,而放电平台约为1.8 V,充放电平台很平稳;LiCoO2-Li4Ti5O12和LiMn2O4-Li4Ti5O12电池的充放电平台集中在2.2～2.5 V。以Li4Ti5O12为负极材料的电池充电结束时的电压变化比以石墨为负极材料的电池明显。

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展

"零应变"材料Li_4Ti_5O_(12)具有优良的循环性能和平稳的放电电压等优点,与石墨电极相比,其安全性和使用寿命都大大提高。本文介绍了锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的结构与性能,总结了制备方法、制备工艺参数对其性能的影响,对Li_4Ti_5O_(12)的掺杂改性作了综述,并对Li_4Ti_5O_(12)性能提高的发展方向作了展望。

负极材料Li_4Ti_5O_(12)在锂离子电池中应用的进展

介绍了Li4Ti5O12的结构和电化学性能,对该材料与LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4和Li2Co0.4FeMn3.2O8等正极材料的匹配情况进行了评述。Li4Ti5O12可与上述正极材料良好地匹配,组成不同电压的锂离子电池。以Li4Ti5O12作负极材料的锂离子电池比传统锂离子电池的快速充放电性能、循环性能更好,安全性能更高,但成本有待进一步降低。

二次锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究进展

Li4Ti5O12由于其长的循环寿命及高的安全性能,成为二次锂离子电池,特别是动力电池的优秀候选材料。本文综述了负极材料Li4Ti5O12的结构、合成方法、物理特性和电化学性能,着重介绍了各种元素的掺杂对Li4Ti5O12循环容量、充放电电压平台及高倍率性能的影响。

水热法制备锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料及其电化学性能

以LiOH溶液和不同粒径的自制球形TiO2为反应物,通过水热法快速地合成了尖晶石型结构的球形Li4Ti5O12,并考察了材料合成的水热反应机理和电化学性能。TiO2在100℃、5 mol/L Li OH溶液中经水热反应20 h得到前驱体,再经800℃热处理2 h便可得到粒径大小不同（0.5-1.5μm）且分布均匀的球形尖晶石Li4Ti5O12材料。Li OH在水热反应条件下扩散到球形TiO2内部,得到在分子水平混合均匀的Li-Ti-O中间体,利于高温下生成纯相的尖晶石Li4Ti5O12。所得粒径大小不同的Li4Ti5O12材料均表现出稳定的电化学循环充放电性能,其中,粒径为0.5μm的Li4Ti5O12材料的电化学性能最好：室温下,以0.2 C的倍率进行充放电,其可逆容量达到158 m Ah/g,70周后容量保持率高于99%;同时还表现出优异的高温循环稳定性,55℃下以0.2 C的倍率进行充放电,50次循环后其可逆放电比容量仍能达到125 m Ah/g。

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的改性研究进展

锂离子充电电池(LIBs)在汽车和移动通信设备领域有着广泛的应用前途,成为最近的研究热点。尖晶石Li4Ti5O12因其在充放电过程中优异的可逆性、结构稳定性、安全性和高锂离子迁移率,已经成为了一种很有前途的高容量锂离子电池负极材料。分别从掺杂改性、表面改性和纳米结构等几个方面综述了Li4Ti5O12的改性研究进展。

三维连续结构Li_4Ti_5O_(12)/石墨烯纳米复合材料:制备和其锂离子电池超长循环性能(英文)

利用具有三维连续纳米孔结构的热剥离石墨烯为骨架制备Li4Ti5O12/石墨烯纳米复合材料。通过乙醇挥发法在热剥离石墨烯的纳米孔道内引入前驱物,进一步高温热处理,在热剥离石墨烯的孔道内原位形成Li4Ti5O12纳米粒子。利用复合材料作为锂离子电池电极材料。电化学反应过程中,热剥离石墨烯的三维连续结构确保了Li4Ti5O12纳米粒子与石墨烯在长循环过程中的有效接触。因此,复合材料表现出优异的循环稳定性。在5C下,5 000次循环后,其容量保持率高达94%。

锂离子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)/C的制备与表征

针对Li4Ti5O12导电性和倍率性能差的缺陷,以PEG为碳源采用溶胶-凝胶法制备出电池负极材料Li4Ti5O12/C,考察不同分子量聚乙二醇PEG(400、600、1000)做碳源制备的Li4Ti5O12/C复合材料电化学性能的优劣,采用热重分析仪(TG)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、恒流充放电、倍率放电、交流阻抗(EIS)等方法对材料进行了结构表征和电化学性能测试。结果表明:以PEG1000为碳源时得到的Li4Ti5O12/C,0.1C下首次放电比容量为143.5 m A·h·g-1,2C的倍率下仍然保持了105 m A·h·g-1的比容量,容量保持率达到73.17%,并且此材料有最小的电阻,在大电流条件下有良好的电化学性能。