水热法制备锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料及其电化学性能

无机材料学报, 2016, 31(11): 1242-1248. doi: 10.15541/jim20160121

水热法制备锂离子二次电池用球形Li4Ti5O12负极材料及其电化学性能

闫慧 ^1, , 其鲁 ^2, , 张鼎 ^3, , 王正德 ^4, , 刘云颖 ^5, , 王晓霞 ^6, , 朱铁勇 ^7,

1.内蒙古科技大学化学与化工学院,包头,014010

2.北京大学化学与分子工程学院,应用化学系,新能源材料与技术实验室,北京100871

3.太原理工大学化学化工学院,应用化学系,太原030024

4.内蒙古科技大学化学与化工学院,包头,014010

5.内蒙古科技大学化学与化工学院,包头,014010

6.内蒙古科技大学化学与化工学院,包头,014010

7.内蒙古包头民航机场有限责任公司,包头,014040

基金项目: 内蒙古自然科学基金(2014BS0203) 内蒙古高等学校科学研究项目(NJZZ14160) Items of Institution of Higher Education Scientific Research of Inner Mongolia(NJZZ14160) 内蒙古科技大学创新基金(2014QDL028) Natural Science Foundation of Inner Mongolia(2014BS0203) Inner Mongolia University of Science and Technology Innovation Fund(2014QDL028)

关键词：锂离子二次电池 , 水热法 , 球形 , Li4Ti5O12

Hydrothermal Synthesis and Electrochemical Performance of Spherical Li4Ti5O12 as Anode Material for Lithium-ion Secondary Battery

Keywords： lithium-ion secondary battery , hydrothermal synthesis , spherical , Li4Ti5O12

以LiOH溶液和不同粒径的自制球形TiO2为反应物,通过水热法快速地合成了尖晶石型结构的球形Li4Ti5O12,并考察了材料合成的水热反应机理和电化学性能.TiO2在100℃、5 mol/L LiOH溶液中经水热反应20 h得到前驱体,再经800℃热处理2h便可得到粒径大小不同(0.5～1.5 μm)且分布均匀的球形尖晶石Li4Ti5O12材料.LiOH在水热反应条件下扩散到球形TiO2内部,得到在分子水平混合均匀的Li-Ti-O中间体,利于高温下生成纯相的尖晶石Li4Ti5O12.所得粒径大小不同的Li4Ti5O12材料均表现出稳定的电化学循环充放电性能,其中,粒径为0.5 μm的Li4Ti5O12材料的电化学性能最好:室温下,以0.2 C的倍率进行充放电,其可逆容量达到158 mAh/g,70周后容量保持率高于99％;同时还表现出优异的高温循环稳定性,55℃下以0.2 C的倍率进行充放电,50次循环后其可逆放电比容量仍能达到125 mAh/g.

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