微波辅助合成高性能碳包覆Li_4Ti_5O_(12)及其电化学性能

摘要

将钛酸四丁酯和P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)超声分散于叔丁醇中,在微波辐射下加入醋酸锂溶液制备出较小粒径且形貌单一的Li4Ti5O12(LTO)前驱体,350℃空气中预烧3 h后,600℃下隔绝空气煅烧8 h得到尖晶石碳包覆LTO(LTO/C)。采用扫描电子显电镜、透射电镜和LAND CT2001A电池测试系统等对此材料进行了表征。研究发现,该材料二次团聚的粒子平均粒径约2μm,表明反应溶剂叔丁醇的"软模板"作用能够形成更小尺寸的LTO前驱体粒子,形成的二次团聚的粒子较小。微波辅助能够加快水解反应并使反应物反应更加充分,P123作为表面活性剂可减小LTO前驱体粒子尺寸并且控制二次团聚大小。烧结过程中由P123形成的碳阻隔二次团聚粒子之间晶体生长发育并改善其导电性能。电化学性能测试显示:当测试倍率在0.1C时,该LTO的首次充放电比电容量为159.7 m A·h/g(理论比容量达到170 m A·h/g),在0.2C,0.5C,1C的倍率下进行测试,放电比电容量分别为147.1,121.2,95.3 m A·h/g,并具有良好的循环性能。