鋰離子電池負極材料鈦酸鋰的制備改性及其應用.pdf

1、采用固相法合成制備了鈦酸鋰樣品,探討了鋰源,煅燒溫度和煅燒時間以及合成氣氛對鈦酸鋰電化學性能的影響。電化學測試結果表明:選用碳酸鋰為鋰源,采用兩步煅燒法,400℃空氣氣氛煅燒4h,然后800℃氮氣氣氛下煅燒8h所合成的樣品電化學性能最佳。在此最佳工藝條件下,電壓區(qū)間為1~3V,采用恒電流(0.5C)充放電,樣品的首次放電比容量達到了167mAh/g,庫倫效率為97.6％。
　　根據(jù)離子摻雜的一般原則,選取Mg2+和Zn2+進行鋰位

2、摻雜,選取Ta5+、V5+、Nd3+、Nb5+和Mo6+對鈦酸鋰進行了鈦位摻雜,以及選取Cl-進行氧位摻雜,并比較了摻雜前后材料的電化學性能變化。電化學測試結果表明:鋰位摻雜中Zn2+和Mg2+并未改善鈦酸鋰的電化學性能;鈦位摻雜樣品中Nd3+離子摻雜降低了鈦酸鋰的首次充放電容量,但是提高了鈦酸鋰的倍率性能,并且改善了鈦酸鋰的高倍率循環(huán)性能,Nb5+離子摻雜不僅提高了材料的首次充放電容量,還改善了鈦酸鋰的倍率性能和高倍率時的循環(huán)穩(wěn)定性。

3、而Ta5+、Mo6+和V5+離子摻雜使得材料電化學性能惡化;氧位摻雜樣品中,Cl-摻雜降低了材料的首次充放電容量,倍率性能也不曾改善,但是高倍率時的循環(huán)穩(wěn)定性稍好于純相樣品。
　　為了研究鈦酸鋰材料在鋰離子電池中的實際應用,根據(jù)鋰離子電池的設計原則,以商品化的磷酸鐵鋰為正極匹配負極鈦酸鋰,設計組裝了額定容量為850毫安時,型號為305787的軟包方形電池,并對其進行了首次充放電測試,倍率性能測試,高低溫性能測試和循環(huán)穩(wěn)定性測試。發(fā)

4、現(xiàn)在0.5C,1.4V~2.4V充放電截止電壓下,電池的首次充電容量達到994.6mAh,放電容量778.6mAh,首次效率為78.3%;0.2C倍率下可以放出858mAh的容量,0.5C為815mAh,1C為738mAh,2C為660.66mAh,隨著放電倍率的提高,容量明顯降低;設計電池在0℃時可以達到常溫時73.5%的容量,-10℃時下降到54.8%,-20℃時僅為30%。60℃時,設計電池發(fā)生了氣脹現(xiàn)象,這可能是由于高溫時負極鈦