钛酸锂在锂离子电池中的应用-上传百度版

1、钛酸锂在锂离子电池中的应用符策煌5130209110机动学院2016.12.28 化学式Li4Ti5O12 白色概况 格力电器跨界手机之后，将下一个目标瞄准新能源汽车，在 8 月中旬，格力披露了重大资产重组方案，表示拟以 130 亿元收购珠海银隆 100 %的股权，进军钛酸锂电池、新能源客车和配套充电设施，以及储能业务等 应用锂离子电池负极材料钛酸锂负极优点：1.快速充放电性能2.安全性能较优3.寿命长4.温度窗口大例子：珠海银隆的新能源电动客车应用锂离子电池负极材料对比传统石墨负极：1.平台稳定2.安全稳定3.循环及寿命4.快速充放电性能应用锂离子电池负极材料化学结构稳定（零应变）层状结构（

2、石墨）VS尖晶石结构（钛酸锂）应用锂离子电池负极材料扩散系数（决定化学动力学进程）钛酸锂2x10-8cm2/s快速充放电性能应用锂离子电池负极材料放电平台高抑制SEI膜的生成，减少不可逆损失抑制锂支晶的形成应用锂离子电池负极材料钛酸锂负极优点：1.快速充放电性能2.安全性能较优3.寿命长4.温度窗口大应用锂离子电池负极材料 1.固相反应法（简易，废液处理少） 2.溶胶凝胶法（均一性高） 3.水热离子交换法（均一性高）合成方法（干湿法） 快速充放电钛酸锂性能对比据报道, 美国内华达州 Altair Nanomaterials 公司 2003 年 1 月 30 日公开了一项钛酸锂制备工艺的专利,

3、他们利用钛酸 锂纳米晶体做锂离子蓄电池的阳极, 发明了一种可 6 min 充 电, 2 万次循环寿命, 具有普通锂离子蓄电池 10 倍容量的新 型电池 1.高温胀气 钛酸锂易与电解液反应，产生气体，导致电池涨包。 测试数据表明，普通的钛酸锂电池在经过1500-2000次左右的循环就会发生胀气的现象，导致无法正常使用 2.能量密度低 只有170mAh/g左右,只有传统石墨负极材料的一半 3.电导率低 电子传输受限，导致实际容量损失，快速充放电受影响钛酸锂缺点 1.碳掺杂与包覆 碳包覆就是含碳添加物热分解, 从而在颗粒表面分散或 包覆导电碳, 以充当导电桥的改性方法。前沿研究钛酸锂的改性A.Gue

4、rfi 等分别以碳黑、高比表面活性碳、天然石墨为 碳源进行干法高能球磨; 聚合物为碳源、以丙酮和水为溶剂进 行湿混, 制备了掺杂 C 的 Li4Ti5O12。通过对比分析发现: 产物 尺寸与碳的类型密切相关; 采用聚合物为碳源, 丙酮有机溶剂 混料可获得较好的电化学性能; 掺杂高比表面活性碳制得的 产物在 1 C 高放电倍率下得到 144 mAh/g 的比容量。 2 .金属元素掺杂 对钛酸锂进行金属掺杂的主要目的有两个: 一是为了 降低它的电极电位, 提高电池比能量; 二是提高材料的导电性, 降低电阻和极化 Huang 等人对 Li4Ti5O12 进行 Ag 的掺杂研究, 结果发现 Ag 并没

5、有进入 Li4Ti5O12 尖晶石结构中; 未掺杂材料晶格常数 为 0.835 7 nm, 掺 Ag 后为 0.835 8 nm。但 Ag 的掺杂有效地提 高了它的电子导电性和电化学性能, 大倍率放电容量和循环 稳定性也得到明显提高。随后他们选择在八面体中稳定性高 且质量轻的 Al3+, 并最新采用阴离子 F- 进行实验30。结果发 现: 在 2.50.5 V 电压范围内出现了 1.5 V 和 0.68 V 两个电 压平台;Al3+ 的取代很大程度地提高了材料的可逆容量和循 环稳定性, 掺 F- 后稍微降低, 复合掺杂 Al3+ 和 F- 的材料则介 于两者之间。 前沿研究钛酸锂的改性 虽然其本身固有的缺陷（低电导率