锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的固相合成、改性及应用

admin · 发表于 2024-1-14 14:15:20

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雅宝题库解析：
现有的锂离子电池技术在电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）中应用的主要题目是快速充放电性能和安全性，而限制锂离子电池快速充放电性能的动力学因素在于锂离子在材料内部的扩散速率比较低。利用纳米材料作为嵌锂材料能够大大缩短锂离子的扩散距离。本文主要研究了超细Li4Ti5O12粉末的制备及其电化学嵌锂性能，同时讨论了3种可能的超级锂离子电池-混合电容器的组合。本文系统研究了以廉价的工业H2TiO3、Li2CO3 和 PEG2000为原料，经固相反应法制备钛酸锂纳米颗粒的过程，成功制备了纳米Li4Ti5O12粉末。通过X射线衍射、高分辨的透射电子显微镜、扫描电子显微镜对粉末进行分析发现，粉末粒径保持在100-150nm。通过掺入不同比例的镁元素来提高钛酸锂在大电流下的电性能。当电流密度为0.1倍率的时候，镁含量为3%的钛酸锂具有最好的充放电性能（145 mAh/g 和 149 mAh/g）。通过掺入3价元素来提高钛酸锂的电压平台，但效果不大，且充放电容量急剧下降。以掺镁的钛酸锂为负极，与常用的正极材料组合成3种混合超级电容器(AC/Li4-0.12 Mg0.12Ti5O12, (LiFePO4+AC)/Li4-0.12Mg0.12Ti5O12, (LiMnO4+AC)/Li4-0.12Mg0.12Ti5O12 )。经过对这三种电容器储能性能的对比，发现活性炭-磷酸铁锂/钛酸锂混合电池-超级电容器具有最优异的循环性能，具有较高的比功率和比能量。

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