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镁离子掺杂对Li4Ti5O12/C结构和电化学性能的影响

2010-04-21尹艳红范志娟闫林林谷继峰杨书廷

电源技术 2010年8期

尹艳红,范志娟,闫林林,谷继峰,杨书廷

(1.河南师范大学化学与环境科学学院,河南新乡 453007;2.河南省动力电源及关键材料工程技术研究中心,河南新乡 453007)

随着锂离子电池在电子产品中的广泛应用,它已成为具有优良性能的可充电电池。负极材料在锂离子电池中有着举足轻重的地位。目前锂离子电池的负极材料大多采用各种嵌锂碳材料。但是碳电极的电位与锂离子的电位很接近,当电池过充电时,碳电极表面易析出金属锂,会形成枝晶引起短路;温度过高时易引起热失控等。因此,寻找能在比碳负极电位稍正的电位下嵌入锂,廉价易得、安全可靠和高比容量的新的负极材料是很有意义的课题。

尖晶石结构的钛酸锂Li4Ti5O12是一种“零应变”插入材料[1-4],它以优良的循环性能和极其稳定的结构而成为锂离子电池负极材料中受到广泛关注的一种材料。另外,Li4Ti5O12有很好的充放电平台[5];相对于Li/Li+电对的还原电位高达1.5 V,不与电解液反应;价格比较便宜,更容易制备且成本更低。但Li4Ti5O12中锂离子导电性和电子导电性很低,成为影响其应用于实践的瓶颈。为提高材料的离子导电性和电子导电性,人们做了大量研究工作[6-8]。当前,通过碳掺杂在一定程度上来弥补Li4Ti5O12电子导电性差这一缺陷,通过金属离子的掺杂在一定程度上来弥补Li4Ti5O12中锂离子导电性差的缺陷。但少量碳的掺杂也会使材料的振实密度降低[9]。

所以,本工作在以葡萄糖为碳源的基础上,以乳酸镁为高价离子掺杂源和部分碳源,葡萄糖为碳源,采用高温固相法合成掺杂Mg2+的Li4Ti5O12/C复合负极材料。……

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