锂离子电池MLi_2Ti_6O_(14)(M=2Na,Sr,Ba)负极材料的研究进展

钛酸盐材料由于具有循环寿命长、廉价、安全性好等特点,成为锂离子电池负极材料研究开发的重点。与Li_4Ti_5O_(12)材料相比,MLi_2Ti_6O_(14)(M=2Na,Sr,Ba)负极材料具有更低的电位平台。因此,作为全电池的负极材料具有更高的工作电压和能量密度,有望成为动力锂离子电池的热门负极材料,具有更好的应用前景。介绍了MLi_2Ti_6O_(14)负极材料的结构,综述了近年来MLi_2Ti_6O_(14)负极材料的合成及掺杂改性方面的研究进展,重点对MLi_2Ti_6O_(14)负极材料的制备方法和掺杂进行了总结和探讨,并对MLi_2Ti_6O_(14)负极材料的发展前景进行了展望。

锂离子电池负极材料Na_2Li_2Ti_6O_(14)的嵌脱锂过程动力学研究

为了研究钛酸钠锂(Na2Li2Ti6O14)负极材料嵌脱锂的动力学行为,用溶胶-凝胶法合成Na2Li2Ti6O14负极材料,采用X射线衍射法(XRD)和电子显微镜(SEM)分别对材料进行物相分析和微观形貌的观察。采用恒流充放电测试、循环伏安法(CV)和恒电流间歇滴定法(GITT)研究了Na2Li2Ti6O14的电化学性能和嵌脱锂过程动力学。研究结果表明,制备的Na2Li2Ti6O14材料纯度高,结晶度良好,循环稳定性好;由不同扫描速率的循环伏安法测出的Na2Li2Ti6O14中锂离子在氧化、还原峰对应的化学扩散系数Da和Dc分别为7.3×10-11和7.8×10-11 cm2/s;由恒电流间歇滴定技术测得的锂离子在Na2Li2Ti6O14电极中的扩散系数为10-11～10-8 cm2/s。

锂离子电池Na_2Li_2Ti_6O_(14)负极材料的合成与电化学性能

采用高温固相法成功合成了新型钛基负极材料Na_2Li_2Ti_6O_(14),并研究了其结构及电化学性能。利用高分辨透明电镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)及其Rietveld精修、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS)表征分析了材料的物相和显微结构。结果表明,合成的Na_2Li_2Ti_6O_(14)负极材料为纯相,具有Fmmm空间群结构;Na_2Li_2Ti_6O_(14)颗粒约为500~800 nm,Na、Ti和O三种元素分布均匀。循环伏安(CV)、充放电及电化学阻抗谱(EIS)测试表明,材料具有较好的锂离子脱嵌可逆性,较好的倍率性能和循环稳定性。钛电流密度为500 m A/g充放电时,Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料的首次脱锂(充电)容量为180 m A·h/g,100次循环后可逆容量为136 m A·h/g;100次循环后,Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料的电荷转移电阻增加,锂离子扩散系数略有下降,表明Na_2Li_2Ti_6O_(14)材料在循环后SEI膜的生成,降低了材料的电化学活性。

锂离子电池BaLi_(2-x)Na_xTi_6O_(14)(0≤x≤2)负极材料的结构与电化学性能（英文）

本文采用简单的高温固相法制备了BaLi_(2-x)NaxTi_6O_(14)(0≤x≤2)系列化合物作为储锂材料.XRD Rietveld精确表明Bragg点与Ba Li2Ti6O14相对应,由于Na+的半径比Li+的半径大55%,因此Na+掺杂的BaLi_2-xNaxTi_6O_(14)化合物具有比纯Ba Li2Ti6O1 4更大的晶胞体积.SEM测试结果表明,BaLi_2-xNaxTi_6O_(14)(x=0,0.5,1)粉末呈相似的不规则的颗粒状,粒径大约在500到1000 nm之间.但是,BaLi_2-xNaxTi_6O_(14)(x=1.5,2)展示了棒状的形貌.循环伏安结果表明,钝化膜主要在第一次嵌锂过程时形成,BaLi_(2-x)NaxTi_6O_(14)(0≤x≤2)表面的SEI膜主要在第一次循环且电位在0.7 V以下时形成.相对于其他样品,Ba Li0.5Na1.5Ti6O14具有较高的可逆容量,较好的倍率性能和优异的循环性能.电流密度为50、100、150、200、250和300mAg-1时,Ba Li0.5Na1.5Ti6O14的脱锂容量分别为162.1、158.1、156.7、152.2、147.3和142 mAhg(-1).有趣的是,Ba Na2Ti6O14作为阳极也展示了可接受的电化学性能.Ba Li0.5Na1.5Ti6O14所提高的电化学性能可以归因于其最小的极化和最高的锂离子扩散系数.因具有优异的循环性能、简单的合成路线和宽的放电区间,Ba Li0.5Na1.5Ti6O14可作为锂离子电池负极候选材料.