Zn2＋掺杂对Li4Ti5O12的电化学性能和振实密度的影响.pdfVIP

助 材 抖 2010年增刊I(41)卷 Zn2+掺杂对 Li4Ti5O2的电化学性能和振实密度的影响 王辰云 ，华 宁 。，康雪雅 ，吐尔迪 ，韩 英 ，。 (1．中国科学院 研究生院，北京 100049；2．中国科学院 新疆理化技术研究所 ，新疆 乌鲁木齐 830011； 3．新疆电子信息材料与器件重点实验室 ，新疆 乌鲁木齐 830011) 摘 要 ： 采用 固相法合成了掺 杂 Zn 的锂 离子 电 LiTiO 进行金属离子掺杂或球形化。金属离子 池 负极材料 Li一2Zn3Ti5一O12(0≤3x≤0．2)。对 掺杂不仅可以提高其 电导率，而且多数也会提高其 材料进行了SEM 、XRD、激光粒度分析、振 实密度、 振实密度 ；球形化可以明显提高其振实密度 ，但是对 循环伏安测试及恒 电流充放 电测试 。Zn计 的掺 杂 电导率 的提高作用不 明显 ]。LiTiO。的球形化 未改变材料的晶体结构，但使材料 的振 实密度有 了 主要用液相方法 ，制备过程复杂 ，不利于工业化应 明显提高，达到 了1．56g／cm。。实验结果表 明，Zn 用。已经研究的掺杂 的金属元素有 ：Li、Mg、A1、V、 的掺杂改善 了LiTiO。的电化学性能，降低 了电极 Mn、Co、Ni、Fe、Cr、Sn、W、Cu、Ag、Ta、Sb、Cd等金 的极化 ，提 高 了Li4Tio 的循环稳定性 ；当各元 素 属元素离子 6『 ，从国内外文献来看 ，尚没有研究关 摩 尔比为 n(Li)： (Zn)： (Ti)一3．933：0．100。 于对 LiTiO 掺杂 Zn 的报道。我们研究 了掺杂 4．967时，材料的 电化学性能较优 ，1C首次放 电比 Zn抖的 LiTio 的性能 ，发现 LiTio。通过掺杂 容量可达到 151mAh／g，经过 60次循环后 ，放 电容 Zn抖 ，不仅能提高其 电导率 ，提高其大 电流充放 电 量保持在 138mAh／g。 时的循环稳定性，还能提高其振实密度 。 关键词 ： 锂离子 电池：LiTiO。；锌掺杂；振 实密 2 实 验 度 中图分类号 ： TM912．9 文献标识码 ：A 按照 Li4—2Zn3Ti5一O12(3x一0，0．1，0．2)化学 文章编号 ：1001—9731(2010)增刊 I一0126—04 计量 比，称取 zn(CH。COO)、LiCO。和 TiO。混合 后 ，加入无水乙醇 ，用球磨机球磨 6h，取 出混合物置 1 引 言 于 60℃的干燥箱烘干 ，再研磨 1h，进一步混合均匀 。 2O世纪 9O年代初 ，Ohzuku等[1]以 LiTiO 以上样品都是分析纯 。用 固相烧结法 ，在 800℃恒 为负极和 LiCoO。作对 电极组装 了模拟 电池 ，并对 温 24h，自然冷却后 ，取 出样 品研磨 30min，备用。 其电化学性能进行了研究，报道 了其 “零应变”特性 。 合成 的样 品分别用 LZT0(3x一0)、LZT1(3x一 此后由于钛酸锂相对于其它负极材料 ，具有很大优 0．1)、LZT2(3x一0．2)标记。 势 ：价格低廉 ，制备容易，循环性能好 ，不与电解液反 取活性物质、炭黑和粘合剂 比例为 80：14：6， 应 ，全充电状态下有 良好的热稳定性、较小的吸湿性 搅拌混合均匀后 ，涂在铝箔上 ，切割成直径为 lcm 及很好 的充放电平 台。与碳负极材料相 比，具有更 的圆片，120℃真空干燥 12h后 ，在高纯氩气手套箱 好 的电化学性能和安全性。关于 Li4TisOz的研 究 中，用锂片作对电