钛酸锂电极材料的制备及其电化学性能研究

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1、分类号：TM911单位代码：10183研究生学号：2014432040密级：公开吉林大学硕士学位论文（学术学位）钛酸锂电极材料的制备及其电化学性能研究SynthesisandElectrochemicalPropertiesResearchofLi4Ti5O12asAnodeMaterialforLithiumIonBatteries作者姓名：吴立波专业：材料学研究方向：新能源材料指导教师：王国勇副教授培养单位：材料科学与工程学院2017年5月钛酸锂电极材料的制备及其电化学性能研究SynthesisandElectrochemicalPropertiesRese

2、archofLi4Ti5O12asAnodeMaterialforLithiumIonBatteries作者姓名：吴立波专业名称：材料学指导教师：王国勇副教授学位类别：工学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用(但纯学术性使用不在此限)。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内

3、容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊(光盘版)电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益

4、。论文级别：█硕士□博士学科专业：材料学论文题目：钛酸锂电极材料的制备及其电化学性能研究作者签名：指导教师签名：2017年月日作者联系地址(邮编)：吉林省长春市人民大街5988号吉林大学材料科学与工程学院(130025)作者联系电话：18443153381摘要摘要钛酸锂电极材料的制备及其电化学性能研究目前，中国经济的快速发展很大程度上依赖化石燃料的消耗。然而，化石燃料的过度使用导致了诸如全球变暖和空气污染等环境问题。化石燃料属于不可再生能源，寻找清洁和可再生能源，以解决化石燃料带来的环境问题和确保可持续发展迫在眉睫。以锂离子电池提供动力的电动汽车具有替代传统内燃

5、机，减少温室气体排放的潜力。锂离子电池具有循环寿命长和能量转化效率高等优势，在消费类电子设备、工业储能设备和电动汽车领域扮演重要角色。在追求电池高能量密度、高功率密度和长循环寿命等性能的同时，提高其安全性不可忽视。作为锂离子电池负极材料，钛酸锂（Li4Ti5O12）在1.55V的嵌锂电位可以避免SEI膜形成和锂枝晶生长。同时，Li4Ti5O12性质稳定，适用广泛；还具有价格低廉、环保友好等特点。但是，Li4Ti5O12的锂离子扩散系数和电导率较低，限制了其倍率性能。构造纳米尺度的Li4Ti5O12缩短电子和锂离子扩散距离并使用非碳材料进行复合提高电导率和锂离子扩

6、散速率是一种非常有效的提高材料倍率性能手段。本文以提高Li4Ti5O12的倍率性能为出发点，以纳米化为手段对Li4Ti5O12材料进行研究。（1）使用溶胶凝胶法，以乙酸为络合剂制备Li4Ti5O12纳米颗粒。在保持高物相纯度、良好结晶性的同时，通过络合剂延缓反应时间，使反应在分子级别进行，将样品粒径控制在40~60nm。在电化学性能方面，络合剂的使用降低颗粒尺寸，进而利于锂离子和电子传输，提升Li4Ti5O12的倍率性能和循环稳定性。0.1C倍率下-1-1比容量为168mAhg，1C倍率下循环100圈后容量为120.5mAhg。（2）使用水热法制备尺度在200~

7、300nm，厚度为30nm的纯相Li4Ti5O12纳米片；解释纳米片的形核长大机制；探究不同煅烧温度对Li4Ti5O12纳米片形貌和电化学性能的影响。在600°C煅烧6h得到的Li4Ti5O12纳米片不仅结晶度高，同时形貌均匀，拥有最高的比容量和最佳倍率性能。这种分散、独立的纳米薄片结构缩短了锂离子和电子扩散路径，利于其快速传输。（3）以尿素为添加剂使用改进水热法制备尺寸范围在100~300nm，具有八面I吉林大学硕士学位论文体结构的纯相Li4Ti5O12颗粒。XRD测试和FESEM表征表明添加质量比为5%的尿素能够促进形成物相纯度高、结晶性良好和粒径均匀的Li

8、4Ti5O12八面体，同