六方结构Li0.5TiO2和尖晶石结构LiTi2O4负极材料的制备与电化学性能研究

摘要

Li0.5TiO2和 LiTi2O4作为锂离子电池负极材料，具有电导率高、循环稳定性好的优点。但二者的制备较困难，且其电化学反应机理复杂。针对以上问题，本文通过镁热还原、固相烧结的方法制备出 Li0.5TiO2和 LiTi2O4，并对其进行了碳包覆改性。运用 XRD、SEM、XPS、ICP、TEM等对其进行了形貌和微观结构的表征与分析，进而通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对其进行了电化学性能的研究，得到如下结论：
　　（1）在600℃～640℃之间通过镁热还原Li2TiO3制备出六方结构的Li0.5TiO2。随镁热还原时间的延长，Li0.5TiO2的晶体结构由六方结构向立方结构转变。
　　（2）六方结构的 Li0.5TiO2在0.3 C的电流密度下首次充电/放电比容量达到140.0/324.0 mAh/g；碳包覆可以有效提高其电化学性能，碳包覆六方结构Li0.5TiO2/C的首次充电/放电比容量达到176.6/539.9 mAh/g。
　　（3）三种材料在开始的10次充放电循环中比容量下降较多，之后充放电循环容量非常稳定。六方结构的 Li0.5TiO2经过100次充放电循环之后晶体结构仍然保持六方结构，具有较高的结构稳定性。
　　（4）以 TiO/C和 TiO2为钛源、CH3COOLi·2H2O为锂源，经高温固相法制备出了 LiTi2O4负极材料；以沥青作为碳源，进一步制备出碳包覆的 LiTi2O4/C。
　　（5）碳包覆的 LiTi2O4/C的电化学性能优于 LiTi2O4。LiTi2O4在0.2 C的倍率下首次充电/放电比容量是183.5/341.1 mAh/g,经50次循环后的可逆容量是176.2 mAh/g。LiTi2O4/C在0.2 C倍率下数次充电-放电比容量是249.7/398.9 mAh/g，并且LiTi2O4/C较LiTi2O4具有更高的倍率性能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2 锂离子电池的简介

1.3 锂离子电池正极材料的介绍

1.4 锂离子电池负极材料的介绍

1.5 LixTiO2负极材料的介绍

1.5 LiTi2O4负极材料的介绍

1.6 本论文的选题依据和研究内容

第2章 实验材料与研究方法

2.1 实验材料及仪器设备

2.2 材料结构与形貌的表征方法

2.3材料的电化学性能的测试方法

第3章 L0.5TiO2负极材料的制备与性能

3.1 引言

3.2 L0.5TiO2与Li0.5TiO2/C负极材料的制备与表征

3.4 Li0.5TiO2的电化学性能

3.5 六方结构Li0.5TiO2循环后的结构

3.6 本章小结

第4章 LiTi2O4负极材料的制备与性能

4.1 引言

4.2 LiTi2O4的制备过程

4.2.3 LiTi2O4与LiTi2O4/C的制备及结构表征

4.3 LiTi2O4与LiTi2O4/C的SEM分析

4.4 LiTi2O4与LiTi2O4/C的TEM分析

4.5 LiTi2O4与LiTi2O4/C的形成过程示意图

4.6 LiTi2O4与LiTi2O4/C的电化学性能研究

4.7 本章小结

结论

参考文献

致谢

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