钛酸锂的制备.ppt

谢谢！ 钛酸锂(LTO) 钛酸锂Li4Ti5O12 空间群属于Fd3m，尖晶石结构，电位1.55V vs Li+/Li 理论容量176mAh/kg 零应变材料 836pm-837pm 目 录 LTO与石墨(Graphite) LTO基本没有形变 LTO不形成SEI膜 LTO优点 LTO缺点 理论比容量低，仅有175mAh/g 平台电位高达1.55V（Vs Li+/Li），降低了电池的端电压和能量密度 导电性差，电极在大电流下极化严重 离子掺杂改性 表面修饰改性 提高电导率 合成方法 高温固相法 溶胶凝胶法 水热法 流变法 纤维素辅助燃烧法 熔盐浸渍法 …… 粒度均匀 粒径较小 钛酸锂研究进展 Li4Ti5O12固相合成法 Li2CO3(稍过量)、TiO2(化学计量比)和活性炭混合，以无水乙醇作为分散剂，混合物用球磨机球磨24h，制得前驱体。前驱体空气中加热到600oC并保温8h，在升温至800oC并保温2h，升温速率为12oC/min,自然冷却，轻度研磨过筛，得样品，干燥器中保存。 电化学测试：采用上数样品制得工作电极，与金属锂作为对电极，组合成电池进行测试 固相反应的条件控制 Ag掺杂LTO 采用高温固相反应法 得出结论： 1、Ag掺杂有助于提高容量和循环性 2、Ag掺杂要适量，文章表明3%wt掺杂效果最佳 钛酸锂改性研究 Cu掺杂 高温固相合成法，Cu(NO3)2 ?3H2O为铜源(Li:Ti:Cu=4:5:x) 得出结论 1、Cu掺杂没有提高容量，但高倍率循环性能明显改善 Zr掺杂 固相合成法，锂源采用LiAc?2H2O，Zr源采用Zr(NO3)4·5H2O 得出结论： 1、高倍率下首次循环容量有非常大的提升 2、高倍率循环性有较大提升 3、Li4Ti5?xZrxO12中Zr含量0.1时效果最好 碳包覆1 采用polyacrylic acid (PAA)与LiOH反应得PAALi，再进行固相合成反应 结论： 1、碳包覆在表面，提高了电子导电性，高倍率下容量和循环性能均有所提高 钛酸锂电池与传统锂电池的性能比较 * 产业化进程 液相混合 原料称量 超细化处理 球形化处理 融合处理 包装 钛酸锂产品 焙烧处理 筛分 此法优点： 合成材料的一次颗粒是纳米级的，分散均匀，同时掺杂元素改善了材料的电子电导性，从而提高了材料的物理性能、电化学性能和倍率性能。 * 技术指标 项目 单位 检查值 检查械器型式 粒径 D10 μm 0.165 Malvern Instruments Ltd MASTERSIZER2000 D50 μm 0.694 Malvern Instruments Ltd MASTERSIZER2000 D90 μm 13.365 Malvern Instruments Ltd MASTERSIZER2000 水份(Moisture) % 0.045 SARTORIUS-BP121S Oven-HN101 真实密度 g/cm3 3.546 Quantachrome UPYC1000 TAP密度 g/cm3 1.07 Quantachrome Autotap DAT-3 比表面积 m2/cm3 10.610 Quantachrome NOVA1000e 首次容量 mAh/g 161.6 半成品电池评价 首次效率 % 97.2 半成品电池评价 异 物 合格 用250目的74标准筛，抽检，100%通过 产业化进程 2005年2月的英国《新科学家》周刊报道，美国内华达州阿尔泰纳米技术公司研制出一种市场前景非常好的锂离子电池，其充电时间只需6分钟(10C)，而充电后的使用时间和电流强度是现有一般充电电池的10倍和3倍,利用钛酸锂纳米晶体做负极。 该成果掀起了钛酸锂及其二次电池的又一轮研发热潮  2007年,美国EnerDel公司在AABC-07上展出负极使用Li4Ti5O12的混合动力锂离子充电电池 正极为安全性很高的LiMn2O4,负极为LTO 结果表明,此电池安全性高,低温放电性能和循环性能优越 美国Altairnano公司的钛酸锂电池性能曲线 日本东芝(Toshiba)的SCiB钛酸锂电池 2007年12月11日，东芝宣布将于2008年3月量产新型锂离子充电电池,采用钛酸锂作为负极 优点: 循环性能优越：在快速克放电条件下(25oC，10C(42A)充电，15A放电)，即使反复允放电约3000次，容量也只降低不到10% 高倍率充放电性能优越：新产品能够以50A的夫电流进行快充，单正反标椎模块均町在5分钟充满电池霹量的90％以上 低温性能优越：在-30℃也町确保80％以上的放电容量，因此还可在