LiTi2O4用作锂离子电池负极的研究进展

LiTi2O4具有长的嵌锂反应循环寿命、较低的电位和良好的导电性,是继碳素材料和Li4Ti5O12之后的又一新型锂离子电池负极材料,有望在大电流和动力锂离子电池中得到较大的应用。本文介绍了LiTi2O4负极材料的晶体结构、物理特性、制备方法、电化学性能及其应用研究进展,并分析了其微观导电机理。

电解法制备纳米LiTi_2O_4粉体

以"牺牲"阳极溶解法在c(Bu4NBr)=0 04mol/L的乙醇和乙酰丙酮混合溶液中,控制电流强度在0 2A,电解钛片6h,再向所得溶液中加入0 35g锂片,制得复合氧化物纳米粉体LiTi2O4的前驱体。将含有前驱体的电解液直接水解,控制pH=8 5左右。水解产物经干燥、煅烧,制得纳米LiTi2O4粉体。采用红外(IR)、差热-热重分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)、电子透射技术(TEM)等手段对干凝胶和纳米LiTi2O4进行了表征。结果表明:制备得到的纳米粉体呈单分散结构,平均粒径10～30nm。用此种方法在700℃即可制得所需产物,是一种合成纳米氧化物的很有前途的方法。

锂离子电池负极材料LiTi_2O_4的第一性原理研究

LiTi_2O_4由于具有零应变特性、放电电压平稳和循环性能好等优点而有望作为锂离子电池的负极材料。研究与锂离子传导过程相关的各种缺陷的性质和缺陷之间的相互作用对LiTi_2O_4的研发具有十分重要的意义。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究尖晶石型LiTi_2O_4完美晶体的晶格常数和原子之间的键长;计算LiTi_2O_4中孤立点缺陷的形成能;LiTi_2O_4中缺陷与缺陷之间的相互作用。计算结果发现:Li间隙,Ti间隙,LiTi反位缺陷和Li-Frenkel缺陷的形成能较低,是LiTi_2O_4中的主要缺陷;LiTi_2O_4的嵌锂过程在热力学上可行;Ti空位和Li空位均对近邻的间隙缺陷有吸引作用,而Li空位的吸引作用更强。