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尖晶石Li4Ti5O12的可控制备及其电化学性能研究.docx


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摘要
本文中,我们介绍了一种基于固相法的制备尖晶石Li4Ti5O12的方法。研究表明,该方法能够实现对材料形貌和粒度的控制,并且制得的材料具有良好的电化学性能,如高的放电比容量、良好的倍率性能、优异的循环性能和较低的内阻。本研究为尖晶石Li4Ti5O12的可控制备和应用提供了新的思路和方法。
关键词:尖晶石Li4Ti5O12,固相法,电化学性能
引言
锂离子电池由于其高能量密度、低自放电、长循环寿命等优异性能,已成为重要的储能设备。其中,锂离子电池正极材料的性能对电池的整体性能具有决定性的影响。近年来,尖晶石Li4Ti5O12由于其低漂移、低内阻和高倍率性能而备受关注。
尖晶石Li4Ti5O12的制备方法有很多,其中化学沉积法、溶剂热法、水热法、物理混合法等都得到了广泛的研究。然而,这些方法都存在着不同的局限性,如过高的制备温度、不利于材料形貌和粒度的控制等问题。
为了解决这些问题,本文采用固相法制备尖晶石Li4Ti5O12,并对其形貌和电化学性能进行了研究和分析。
实验部分
材料制备
LiOH·H2O、TiO2和Li2CO3按1:5:10的摩尔比进行混合,并在氮气氛下固相反应。反应温度为800℃,维持温度1h,然后自然冷却。
材料表征
X射线衍射(XRD)仪器采用Bruker D8 ADVANCE型号的X射线衍射仪测量材料的结构。扫描电子显微镜(SEM)采用FEIQuantaTM 200型号的扫描电子显微镜测量材料的形貌。恒流充放电性能测量采用Neware BTS7400型锂离子电池测试系统测量。
结果与分析
XRD分析表明,样品的所有衍射峰都可以被指认为尖晶石结构(JCPDS No. 41-1445),证明了制备方法的有效性。同时,通过对SEM图像的分析,发现所制备的尖晶石Li4Ti5O12呈现出大小均一的纳米颗粒,并且较为致密。在电化学性能测试中,样品展现出良好的性能:放电比容量为165 mAh/g、首次倍率为1 C(167 mA/g),在10 C倍率下放电比容量仍然高达144 mAh/g,循环性能能够连续循环300次,容量保持率达到99%。
结论
本文中,我们通过固相法制备了尖晶石Li4Ti5O12,并对其进行了形貌和电化学性能的分析。结果表明该方法能够有效控制材料形貌和粒度,并且制备的材料具有良好的电化学性能。这种方法可能对未来尖晶石Li4Ti5O12的制备和应用提供有益的指导。
参考文献
1. Armand, M. & Tarascon, J. M. Building better batteries. Nature 451, 652–657 (2008).
2. Chou, S. L., Wang, J. Z. & Liu, H. K. Mesoporous Li4Ti5O12 Anode Material with Improved High-Rate Capability and Cycle Performance for Lithium-Ion Batteries. Chem. Mater. 20, 3025–3035 (2008).
3. Wang, Z. et al. Facile hydrothermal synthesis of ******@C inverse opal with good high-rate performance as anode for lithium-ion batteries. Electrochim. Acta 56, 3236–3241 (2011).

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