钛酸锂/石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能研究

发布时间：2024-06-30 21:13

　　钛酸锂(Li4Ti5O12)作为锂离子电池负极材料,与石墨等碳电极材料相比具有热稳定性好、安全性能高和循环寿命长等优点,被认为是一种极具发展潜力的动力型锂离子电池负极材料。但是Li4Ti5O12固有的电子导电率较低(10-13 S cm-2),导致其在大电流充放电条件下容量衰减快和倍率性能较差,限制了其规模化应用。为解决Li4Ti5O12材料在实际应用中容量衰减快和倍率性能差等问题,本论文采用球磨法和砂磨法两种方法制备钛酸锂/石墨烯复合负极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和拉曼光谱(Raman)等表征手段研究其结构和形貌的变化,采用蓝电电池测试系统和电化学工作站测试其电化学性能,具体研究结果如下:采用两步球磨法,分别制备 Li4Ti5O12/graphene(LTO-G)和 Li4Ti5O12/N-doped graphene(LTO-NG)复合材料。相比添加石墨烯而言,氮掺杂的石墨烯能够提供更多的自由电子,提高LTO-NG样品的电子导电性,对比纯相Li4Ti5O12、LTO-G和LTO-NG,LTO-NG具有较...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１锂离子电池工作原理示意图??Ｆｉｕｒｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉｒａｍ?ｏｆ?ｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎ?ｂａｔｔｅｒ

反复的嵌入与脱出。因此，锂离子二次电池被称作为“摇椅式电池”（赵灵智，２００９；??刘璐，２００９）。??如图１．１是由层状结构的ＬｉＣｏ〇２正极材料和石墨负极材料组成的锂离子电??池，以此为例说明电池的工作原理。??／?ｒ?？?Ｖ）??ＬｉＣｏ〇２?＾?Ｌｉ．ＣｏＱａ??图１．....

图１．２?（Ａ）圆柱形锂离子电池（Ｂ）扣式锂离子电池（Ｃ）方形锂离子电池??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?（Ａ）?Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ?ＬＩＢ?（Ｂ）?Ｂｕｔｔｏｎ?ＬＩＢ?（Ｃ）?Ｓｑｕａｒｅ?ＬＩＢ??１．４．?１正极材料??

反复的嵌入与脱出。因此，锂离子二次电池被称作为“摇椅式电池”（赵灵智，２００９；??刘璐，２００９）。??如图１．１是由层状结构的ＬｉＣｏ〇２正极材料和石墨负极材料组成的锂离子电??池，以此为例说明电池的工作原理。??／?ｒ?？?Ｖ）??ＬｉＣｏ〇２?＾?Ｌｉ．ＣｏＱａ??图１．....

图3.1所有样品的XRD图

钛酸锂／石墨烯复合负极材料的制备及电化学性能研宄经１．５?ｈ升温至５００?°Ｃ，煅烧５?ｈ，自然降温冷却，得到合负极材料（简称ＬＴＯ－ＮＧ）。??墨烯复合负极材料（简称ＬＴＯ－Ｇ）的制备方法同上，仅烯粉体换为石墨烯粉体。??相及形貌分析??Ｒａｍａｎ谱图分析??

图３．６?（ａ）所有样品在０．２￣２０Ｃ倍率下的倍率性能曲线，（ｂ－ｄ）所有样品在０．２？２０Ｃ倍率??下的充放电曲线??￣－

３．?３．?３?ＸＰＳ谱图分析??为了进一步分析氮掺杂石墨烯中氮元素的存在形式，对ＬＴＯ－Ｇ和ＬＴＯ－ＮＧ??样品进行ＸＰＳ测试。图３．５为ＬＴＯ－Ｇ和ＬＴＯ－ＮＧ的ＸＰＳ图谱。从图３．５⑻中可??以看出，ＬＴＯ－ＮＧ样品中有Ｌｉ、Ｔｉ、０、Ｃ、Ｎ元素，氮元素的原子百分数为２．６....

本文编号：3999079