汪 涛,于维珂

（上海电气国轩新能源科技有限公司,上海 200041）

钛酸锂（Li4Ti5O12）材料充放电过程体积变化小,具有“零应变”效应,1.55 V的放电平台远高于锂枝晶的形成电位,用于电池的安全性较高。Li+在Li4Ti5O12中的扩散系数（DLi）约为 2×10-8cm/s,比在石墨材料中高一个数量级,有利于Li+的传输;Li4Ti5O12的尖晶石结构还具有三维快速Li+传输通道,可提高电池的倍率特性、低温及循环性能[1]。Li4Ti5O12作为储能用锂离子电池负极材料的应用前景较好。

目前,商品化的锂离子电池使用的正极材料主要包括钴酸锂（LiCoO2）、磷酸铁锂（LiFePO4）、锰酸锂（LiMn2O4）和层状三元材料等。LiCoO2的热稳定和热安全性能较差;LiFePO4的理论比容量为165 mAh/g,放电电压平台仅有3.2 V（vs.Li）;LiMn2O4放电电压平台达3.7 V,但理论比容量仅有148mAh/g,匹配Li4Ti5O12负极制备的电池能量密度较低,商业化前景不高。理论比容量较高的LiNi0.3Co0.3Mn0.3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2和LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2等层状三元材料[2]受到的研究较多,匹配Li4Ti5O12负极制备的电池比能量能达到60～70Wh/kg,与匹配石墨负极（比能量约200 Wh/kg）相比还有较大的差距。增加活性物质涂覆量、减少箔材质量等,可在一定程度上提升能量密度[1],但效果不明显,采用更高比容量正极材料的效果更理想。近年来,高镍系三元正极材料因具有更高的放电比容量,成为动力电池的首选。

有鉴于此,本文作者用高镍三元材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM）和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA）匹配Li4Ti5O12制备电池,研究电池的相关性能,以期为Li4Ti5O12负极锂离子电池的商业化应用提供一定参考。

1 实验

1.1 材料形貌分析

用FEISirion-2400型扫描电子显微镜（荷兰产）观察实验用三元材料 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM,合肥产,99.8%）、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA,厦门产,99.8%）的微观形貌。

1.2 扣式电池的制备及……

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