鈦酸鋰在鋰離子電池中的應(yīng)用-上傳百度版

1、鈦酸鋰在鋰離子電池中的應(yīng)用符策煌5130209110機(jī)動(dòng)學(xué)院2016.12.28 化學(xué)式Li4Ti5O12 白色概況 格力電器跨界手機(jī)之后，將下一個(gè)目標(biāo)瞄準(zhǔn)新能源汽車，在 8 月中旬，格力披露了重大資產(chǎn)重組方案，表示擬以 130 億元收購珠海銀隆 100 %的股權(quán)，進(jìn)軍鈦酸鋰電池、新能源客車和配套充電設(shè)施，以及儲(chǔ)能業(yè)務(wù)等 應(yīng)用鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰負(fù)極優(yōu)點(diǎn)：1.快速充放電性能2.安全性能較優(yōu)3.壽命長4.溫度窗口大例子：珠海銀隆的新能源電動(dòng)客車應(yīng)用鋰離子電池負(fù)極材料對(duì)比傳統(tǒng)石墨負(fù)極：1.平臺(tái)穩(wěn)定2.安全穩(wěn)定3.循環(huán)及壽命4.快速充放電性能應(yīng)用鋰離子電池負(fù)極材料化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定（零應(yīng)變）層狀結(jié)構(gòu)（

2、石墨）VS尖晶石結(jié)構(gòu)（鈦酸鋰）應(yīng)用鋰離子電池負(fù)極材料擴(kuò)散系數(shù)（決定化學(xué)動(dòng)力學(xué)進(jìn)程）鈦酸鋰2x10-8cm2/s快速充放電性能應(yīng)用鋰離子電池負(fù)極材料放電平臺(tái)高抑制SEI膜的生成，減少不可逆損失抑制鋰支晶的形成應(yīng)用鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰負(fù)極優(yōu)點(diǎn)：1.快速充放電性能2.安全性能較優(yōu)3.壽命長4.溫度窗口大應(yīng)用鋰離子電池負(fù)極材料 1.固相反應(yīng)法（簡(jiǎn)易，廢液處理少） 2.溶膠凝膠法（均一性高） 3.水熱離子交換法（均一性高）合成方法（干濕法） 快速充放電鈦酸鋰性能對(duì)比據(jù)報(bào)道, 美國內(nèi)華達(dá)州 Altair Nanomaterials 公司 2003 年 1 月 30 日公開了一項(xiàng)鈦酸鋰制備工藝的專利,

3、他們利用鈦酸 鋰納米晶體做鋰離子蓄電池的陽極, 發(fā)明了一種可 6 min 充 電, 2 萬次循環(huán)壽命, 具有普通鋰離子蓄電池 10 倍容量的新 型電池 1.高溫脹氣 鈦酸鋰易與電解液反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致電池漲包。 測(cè)試數(shù)據(jù)表明，普通的鈦酸鋰電池在經(jīng)過1500-2000次左右的循環(huán)就會(huì)發(fā)生脹氣的現(xiàn)象，導(dǎo)致無法正常使用 2.能量密度低 只有170mAh/g左右,只有傳統(tǒng)石墨負(fù)極材料的一半 3.電導(dǎo)率低 電子傳輸受限，導(dǎo)致實(shí)際容量損失，快速充放電受影響鈦酸鋰缺點(diǎn) 1.碳摻雜與包覆 碳包覆就是含碳添加物熱分解, 從而在顆粒表面分散或 包覆導(dǎo)電碳, 以充當(dāng)導(dǎo)電橋的改性方法。前沿研究鈦酸鋰的改性A.Gue

4、rfi 等分別以碳黑、高比表面活性碳、天然石墨為 碳源進(jìn)行干法高能球磨; 聚合物為碳源、以丙酮和水為溶劑進(jìn) 行濕混, 制備了摻雜 C 的 Li4Ti5O12。通過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn): 產(chǎn)物 尺寸與碳的類型密切相關(guān); 采用聚合物為碳源, 丙酮有機(jī)溶劑 混料可獲得較好的電化學(xué)性能; 摻雜高比表面活性碳制得的 產(chǎn)物在 1 C 高放電倍率下得到 144 mAh/g 的比容量。 2 .金屬元素?fù)诫s 對(duì)鈦酸鋰進(jìn)行金屬摻雜的主要目的有兩個(gè): 一是為了 降低它的電極電位, 提高電池比能量; 二是提高材料的導(dǎo)電性, 降低電阻和極化 Huang 等人對(duì) Li4Ti5O12 進(jìn)行 Ag 的摻雜研究, 結(jié)果發(fā)現(xiàn) Ag 并沒

5、有進(jìn)入 Li4Ti5O12 尖晶石結(jié)構(gòu)中; 未摻雜材料晶格常數(shù) 為 0.835 7 nm, 摻 Ag 后為 0.835 8 nm。但 Ag 的摻雜有效地提 高了它的電子導(dǎo)電性和電化學(xué)性能, 大倍率放電容量和循環(huán) 穩(wěn)定性也得到明顯提高。隨后他們選擇在八面體中穩(wěn)定性高 且質(zhì)量輕的 Al3+, 并最新采用陰離子 F- 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)30。結(jié)果發(fā) 現(xiàn): 在 2.50.5 V 電壓范圍內(nèi)出現(xiàn)了 1.5 V 和 0.68 V 兩個(gè)電 壓平臺(tái);Al3+ 的取代很大程度地提高了材料的可逆容量和循 環(huán)穩(wěn)定性, 摻 F- 后稍微降低, 復(fù)合摻雜 Al3+ 和 F- 的材料則介 于兩者之間。 前沿研究鈦酸鋰的改性 雖然其本身固有的缺陷（低電導(dǎo)率