用于鋰電池陽極的納米結構鈦酸鹽

用于鋰電池陽極的納米結構鈦酸鹽

采用綠色能源替換化石能源能夠解決當前面臨的環境污染和能源危機。鋰電池因其較高的能量密度，較好的循環性能以及較大的比能量而得到了廣泛應用。電極是鋰電池重要組成部分，而電極材料的選擇直接影響鋰電池性能。由于對鋰電池陰極材料的研究已經較為完備，并且確定了一系列具有結構穩定、充放電循環穩定且制備簡單的陰極材料。但是，需要對陽極材料的選擇進行研究。

鋰電池陽極材料需要具有的特征包括：嵌鋰電位較低；具有良好的電子導電率和離子遷移率，且比容量較大；化學性質穩定，不與電解液發生反應；容易制備、成本低。而納米結構鈦酸鹽（鈦酸鋰）材料能夠滿足上述要求，與傳統石墨等陽極材料相比，納米結構鈦酸鹽即使在低電位（0.05～2.1V）下仍然具有良好的電化學活性。

納米結構鈦酸鹽的制備選擇操作容易且過程易被控制的水熱法。制備時，將定量的氧化鈦粉末置于裝有氫氧化鈉溶液的高壓釜中進行充分攪拌混合，充分混合后進行水熱反應，反應完成后對生成的沉淀物進行蒸餾水洗滌，直至沉淀物的pH值為中性，烘干便得到納米結構的鈦酸鹽。采用X射線衍射儀對生成的納米結構鈦酸鹽進行物相分析，確定其結構形貌表征。采用循環伏安法對納米結構鈦酸鹽的電化學性能進行測試。測試結果顯示：①在電流密度為0.5A/g時，應為充放電1200個循環，納米結構鈦酸鹽負電極的比容量仍能保持120mAh/g；②而當比電流為10A/g時，納米結構鈦酸鹽負電極仍然能夠提供38mAh/g的比容量。

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2016年第305期作者：Mechthild Lübke

編譯：王祥