钛酸锂负极锂离子电池

《钛酸锂负极锂离子电池》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、钛酸锂负极锂离子电池1、钛酸锂负极锂离子电池的工作原理简介：钛酸锂负极锂离子电池主要有正极材料、电解质、隔膜和负极钛酸锂(Li4Ti5O12)材料组成。锂离子电池正极材料一般由能够可逆脱嵌锂离子的活性物质锰酸锂（LiMn2O4）组成，锰酸锂具有价格便宜（3-4万元/吨），工作平台电压高的特点；负极是钛酸锂材料；钛酸锂材料理论比容量为175mAh/g，实际比容量大于160mAh/g。钛酸锂材料有独特的优势;如具有循环寿命长，高稳定性能；放电平台可达1.55V，且平台非常平坦；Li4Ti5O12是一种“零应

2、变材料”，锂离子具有很好的迁移性。这种零应变性使其在锂电池负极材料中倍受关注。隔膜是现在以碳作负极的锂电池隔膜；电解液是以碳作负极的锂电池电解液；电池壳是以碳作负极的锂电池壳钛酸锂负极锂离子电池的工作原理可描述为：锂离子电池在充电时，锂离子从正极中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；然后放电时，锂离子从负极中脱出，同样通过电解质和隔膜，再嵌入到正极中。如此反复循环，由于锂离子在正、负极中有可以容纳的相对固定的空间和位置，保证了电池充放电反应具有很好的可逆性，从而也在一定程度上保证了电池的循环寿命和安全

3、性能。钛酸锂负极锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池，正负极材料由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。充电时，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿从外电路供给到碳负极，保证了负极的电荷平衡。放电时则正好相反，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。在正常的充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一般只会引起层面间距的变化，不会破坏晶体的结构；在充放电过程中，负极材料的化学结构基本不变。因而，从充放电的循环可逆性看，锂离子的电池反应是一种理想的可逆反应，锂离子电池的工作电压与

4、构成电极的锂离子嵌入化合物和锂离子的浓度有关。2.钛酸锂Li4Ti5O12结构及性能空间群属于Fd3m，尖晶石结构，电位1.55VvsLi+/Li理论容量175mAh/g零应变材料836pm-837pm合成方法：Li2CO3(稍过量)、TiO2(化学计量比)和活性炭混合，以无水乙醇作为分散剂，混合物用球磨机球磨24h，制得前驱体。前驱体空气中加热到600oC并保温8h，在升温至800oC并保温2h，升温速率为12oC/min,自然冷却，轻度研磨过筛，得样品，干燥器中保存。锂源：Li2CO3钛源：TiO2

5、（锐钛矿）原料配比：Li稍过量，有研究提出，当n（Li）/n(Ti)=0.84时产物性能最好。添加剂：反应过程加适量炭黑提高电导性并减小颗粒尺寸，加入掺杂元素如Zr、Sr等进行改性。条件：制备温度一般控制在800~1000℃，一般时间越长，晶粒生长越完整，不利于循环性，800℃下一般2h保温。Ag掺杂LTO：采用高温固相反应法得出结论：1、Ag掺杂有助于提高容量和循环性2、Ag掺杂要适量，文章表明3%wt掺杂效果最佳Cu掺杂：高温固相合成法，Cu(NO3)2•3H2O为铜源(Li:Ti:Cu=4:5:x

6、)得出结论1、Cu掺杂没有提高容量，但高倍率循环性能明显改善Zr掺杂固相合成法，锂源采用LiAc•2H2O，Zr源采用Zr(NO3)4·5H2O得出结论：1、高倍率下首次循环容量有非常大的提升2、高倍率循环性有较大提升3、Li4Ti5−xZrxO12中Zr含量0.1时效果最好碳包覆1采用polyacrylicacid(PAA)与LiOH反应得PAALi，再进行固相合成反应结论：1、碳包覆在表面，提高了电子导电性，高倍率下容量和循环性能均有所提高PVDFPVDF聚偏氟乙烯，外观为半透明或白色粉体或颗粒，分

7、子链间排列紧密，又有较强的氢键，含氧指数为46%，不燃，结晶度65%~78%，密度为1.17~1.79g/cm3,熔点为172℃,热变形温度112~145℃,长期使用温度为—40~150℃。PVDF，英文缩写poly(vinylidenefluoride)，主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，除具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，是目前含氟塑料中产量名列第二位的大产品，

8、全球年产能超过4.3万吨。PVDF应用主要集中在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域，由于PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性，是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。其良好的化学稳定性、电绝缘性能，使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求，被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送，近年来采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等，在锂二次电池中应用，目前该用途成为PVD