Li4Ti5O12负极材料制备与改性的研究进展.doc

纳米SiO2对PC/RDP/ABS膨胀阻燃体系 杨克亚1，沈同德2 1 南京工业大学材料科学与工程学院材料化学工程国家重点实验室，南京 210009；2 南京工业大学高技术研究院，南京 2100） 摘要 关键词 Flame Retardancy of Nano-SiO2 and RDP Flame Retarded PC/ABS and Their Synergism YANG Keya1, SHEN Tongde2 （1 Nanjing University of Technology, College of Materials Science and Engineering, Nanjing 210009; 2 Nanjing University of Technology, High-technical Research Institute, Nanjing 210009） Abstract The application progress of nanotechnology used in flame-retardant polyurethane and the flame-retardant mechanism of polyurethane nano-composites are reciewed. And the modifications of polyurethane by layered barrier is formed on the surface of polyurethane, the carbon layer looks like a strong barrier to stop heat and oxygen. There is also a synergistic effect between nanoparticles and traditional flame retardants. In order to obtain satisfactory performance, it is necessary to combine nanoparticles with conventional flame retardants. Key words polyurethane, nano-composites, thermal stability, flame-retardant 引言尖晶石型Li4Ti5O12是一种极具潜力的动力型锂离子电池负极材料，但Li4Ti5O12是电子绝缘材料，因此，它的离子和电子电导率较低，在大电流充放电条件下容量衰减快、倍率性能较差，应用受到限制，为此人们对其进行了掺杂改性研究，降低电阻，减缓极化，以提高其导电能力、循环稳定性以及可逆比容量，但是很多掺杂都使导电能力提高，但可逆比容量有所降低。掺杂改性一方面可以对纯样材料Li4Ti5O12进行Li(8a)位和Ti(16d)位掺杂，研究以后者居多，另一方面可以直接引入高导电相，如表面包覆，这两条途径是提高Li4Ti5O12的导电能力，改善其高倍率性能的主要方向。Li4Ti5O12的结构与性能Li4Ti5O12(也可写作Li4/3Ti5/3O4)是一种能够在空气中稳定存在的不导电的白色晶体，呈尖晶石型结构，具有与LiMn2O4相似的“AB2O4”结构，晶格常数a=0.836nm，空间群为，其中O2-构成FCC点阵，位于32e的位置，部分Li+占据四面体的8a位，同时另一部分Li+和所有Ti4+位于八面体的16d位，因此其结构式可写为[Li]8a[LiTi5]16d[O12]32e。图1(a)展示了尖晶石型Li4Ti5O12的晶体结构示意图[33]，其中黑球表示Li+，绿球表示无序的Ti4和Li+(Ti:Li=5:1)，红球表示O2-，黄色四面体的间隙表示8a位置，绿色八面体的间隙表示16d位置。图1(b)为放大的单位晶胞[34]，其中红线为嵌锂路径。尖晶石型Li4Ti5O12在1V以上的反应方程式如下[35]： [Li3]8a[LiTi54+]16d[O12]32e + 3Li+ + 3e-[Li6]16c[LiTi33+Ti24+]16d[O12]32e 图1(a)尖晶石型Li4Ti5O12的晶体结构示意图(b)放大的Li4Ti5O12晶体单元结构图[33,34] Fig. 1(a) Crystal structure of Li4Ti5O12 (b) enlarged crystal cell structure of Li4Ti5O12 从上述反应式和图1(b)可以看出，当锂离子嵌入晶格内部时，嵌入的锂离子和原来就占据四面体8a位置的锂离子共同转移到16c位置，此时，Li4Ti5O12由白色晶体还原为