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锂离子电池负极墨水的制备及性能研究

2019-07-10祁攀虎屈银虎成小乐时晶晶符寒光

材料科学与工艺 2019年3期

祁攀虎,屈银虎,成小乐,时晶晶,符寒光

(西安工程大学材料工程学院,西安710048)

为了适应各类电子设备的发展及需求,各国学者展开了微型化电池的研究,以期研制出能够为各类微型设备提供安全的、轻便的电子能源[1-3].锂离子电池是近些年发展起来的具有优良性能的新一代可充电电池.锂离子电池研究的关键是电极材料的选取.传统的碳负极材料在高倍率及高安全等方面已逐渐暴露出一些不足,因此需要寻找性能更加优异的新型负极材料.

近年来,尖晶石型钛酸锂(Li4Ti5O12)以其循环性能优异、使用寿命长和安全性能高等特点倍受关注.选用新型的钛酸锂(Li4Ti5O12,其熔点为1 520~1 564℃)来作为制备棒状电极的负极活性颗粒,该材料是典型的尖晶石结构,由于其在嵌脱锂过程中晶格常数几乎不发生变化,被称为“零应变”材料,使其具有优良的可逆性和较长的寿命[4-6].另外,它具有较高的嵌锂电位,可防止锂枝晶的出现和固体电解质界面膜(SEI膜)的形成[7],从而安全性能得到提高.作为负极材料,钛酸锂(Li4Ti5O12)以1.55 V的平台深得研究人员青睐,因为这不仅降低了电池的端电压和能量密度,而且很大程度上提高了电池的安全性能[8-13].在 25 ℃下,Li4Ti5O12的化学扩散系数为2×10-8cm2/s,比碳负极材料中的扩散系数大一个数量级,高的扩散系数使得该负极材料可以快速、多循环充放电[14].尖晶石钛酸锂(Li4Ti5O12)因其固有的特性而被认为是用于大功率锂离子电池(LIB) 中最有前途的阳极材料之一[4-7,15-16],有望解决锂离……

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