文档介绍：微波水热合成纳米尖晶石 Li 4 Ti 5O 12 作为锂离子电池的负极材料摘要: 通过微波水热法合成纳米花状结构和纳米尖晶石型的 Li4Ti5O12 并煅烧。通过用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、 X- 射线粉末衍射和循环伏安法来表现 Li 4 Ti 5O 12 的性能。纳米花和纳米结构的 Li 4 Ti 5O 12 的第一周期放电容量分别为 毫安每克,并在电流速率为 ,100 次循环后,保持 和 毫安每克的可逆容量。由于纳米花结构比纳米粒子结构的 Li 4 Ti 5O 12 表具有更大的比表面积和较短的 Li + 扩散途径,因此前者比后者表现出更好的性能。该制备过程简单、快速,因此在锂离子电池的应用中表现出广泛的应用前景。 1. 引言: 锂离子电池是最发达的能量便携式设备的存储系统,电动车和混合动力电动汽车很大程度上归因于他们的高能量密度和循环寿命长[1-4] 。目前,石墨烯作为阳极材料,被广泛用于商业锂离子电池,但它在需要宽电容的电动汽车行业受到了限制。最近,尖晶石型 Li 4 Ti 5O 12 由于其独特的优势,作为一个有前途的阳极(负极) 材料引起了人们的兴趣[4-20] 。其不同寻常的高功率电池的潜力,促进了这项研究的进行[21-24] 。尖晶石型的 Li 4 Ti 5O 12 的工作电压大约是 ,避免了传统的固体电解质界面的形成(例如:之前的石墨材料),由于高库伦效率的作用, 作为电解质未暴露在强烈的高还原电位[18] 。此外, 具有零应变特性的尖晶石结构 Li 4 Ti 5O 12 在充电和放电过程中具有良好的结构稳定性和可逆性[19] 。此外, 在 Li 4 Ti 5O 12中 Li+ 的高移动性为锂离子电池提供了良好的速率, 这是可取的牵引应用[20] 。近年来,一直在致力于研究通过做空电子和锂离子的扩散路径,进而提高充放电率的纳米尖晶石结构的 Li 4 Ti 5O 12 。尖晶石型 Li 4 Ti 5O 12 纳米材料具有不同的形态,通过溶剂热[25] 和水热[26-29] 的方法, 已经成功的合成了纳米管[25,26] ,纳米线[27,28] , 和纳米多孔微球[29] 等结构。最近, 发现微博辅助水热法是有效的纳米材料的合成方法[30-37] , 微博水热法依赖于固体或液体介电材料的相互作用,微波辐射引起介质直接加热[30] , 相对不那么直接的常规水热方法,此过程加热产生非常快速[31] 。在一般情况下,微波水热法只需要 1-3 分钟就将水可以加热至 100 ℃-150 ℃, 而使用传统水热法则需要 60-100 分钟[31] 。此外,微波水热法对传统水热法有几个优点:(1 )反应时间短和低温处理[32 , 33],(2 )非常快速的结晶动力[34] ,(3 )低能源消耗[32-34] 。到现在为止,微波水热法已经成功地用于合成 MnO 2 [30] , WO3 [31] , Co 3O 4 [35] 和 LiFePO 4 [36,37] 等纳米材料。在此, 我们报道的通过微波水热法合成纳米结构的 Li 4 Ti 5O 12,在不同温度下获得了纳米花型和纳米粒子型的 Li 4 Ti 5O 12。作为电池负极材料,研究了纳米花状和纳米粒子型的 Li 4 T