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行业百科

钛酸锂电极材料的合成及改性研究进展

发布时间:2021/04/30 09:18:25    访问量:212 次

锂离子电池具有电压高、能量密度大、放电时间长、无环境污染、自放电率低、能够快速充电等优点,应经被广泛的应用在电子设备、手提电脑、电动汽车及混合动力汽车当中。

目前已经商业化的锂离子电池中,石墨以其独特的性能和低的商业成本被广泛的应用,但是,石墨的不可逆容量损失较大、嵌锂电位较低(约0VvsLi+ /Li),在快速充电过程中容易形成锂枝晶,刺穿隔膜,造成安全隐患。在目前研究的各种各样的负极材料中, Lis TiO2具有与LiMn2O4相似的尖晶石结构,空间点阵群为Fd3m ,晶胞参数a为0. 836nm。当Lit嵌人时,Li4 TisO1r还原为的蓝色的LiTi;O2,晶胞参数a仅从0. 836nm增加到0. 837nm,在充放电过程中LiTis O12展示了非常好的结构稳定性,被称为零应变的电极材料。Lia TisOz具有很好的充放电平台,嵌锂电位较高(1.55 VvsLi+/Li),避免了快速充电过程中SEI膜的生成和锂的析出,消除了安全隐1.6。

LiTisO12电极的理论容量为175 mA. h/g,具有卓越的可逆性能和循环寿命。但是, Li4 Ti;O2的锂离子扩散系数和电子电导率很低,高倍率放电情况下容量衰减严重4]。为了提高Li4 TisO12的锂离子扩散系数和电子电导率,人们提出了各种有效的方法,包括新的制备方法,非金属连续式陶瓷内胆回转窑,采用陶瓷内胆,材料烧结过程无金属接触,从源头上做到全金属隔离,保证粉体的纯净度,彻底解决烧结过程金属污染的行业痛点。表面改性,L、Ti、O的掺杂改性以及和电导率高的物质进行两相混合等

尖晶石型Li4TisO12具有较高的电极电位,可以有效防止金属锂的析出,消除了安全隐患,而且Li TisOrz可逆锂离子脱.嵌比几乎可以达到100%,并且具有很好的循环性能,但是由于其低的电子电导率和Li+扩散系数以及能量密度低等问题,大电流放电极化比较严重,限制了其大范围的应用。为了提高Li4TisOr2材料的电学性能:一方面可以通过表面包覆或掺杂电子电导率较高的材料改善其电子电导率。关于这方面人们已经做了大量的科研工作,但是效果不是很明显。另一方面,可以与其他比容量高和电极电位低的材料相结合,制备成性能优越的复合材料,以提高其比容量,降低其放电电压平台。随着研究的深入进行,相信在不久的将来,Li4 TisO12作为锂离子电池的负极材料一定会有更大的应用前景。

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