文档介绍：钛酸锂的制备与应用
钛酸锂(LTO)
钛酸锂Li4Ti5O12
空间群属于Fd3m,尖晶石结构, vs Li+/Li
理论容量176mAh/kg
零应变材料 836pm-837pm
目录
1 钛酸锂介绍
2 研究进展
3 产业化进程
4 总结与展望
LTO与石墨(Graphite)
LTO基本没有形变
LTO不形成SEI膜
LTO优点
安全性
高电压平台,不析锂
耐过冲,过放
高低温性能优异
长寿命
结构稳定,零应变,充放电过程中体积变化基本为零
无SEI膜,避免SEI膜破裂
高倍率
相比石墨具有高离子扩散系数,25度时锂离子在LTO中的扩散系数为2*10-8cm2/s,比石墨高出一个数量级
可用于多次循环脉冲电流设备
LTO缺点
理论比容量低,仅有175mAh/g
(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
方法
固相反应法(适合工业生产)
溶胶凝胶法和水热离子交换法
原料
锂源:Li2CO3,钛源:TiO2(锐钛矿)
原料配比:Li稍过量,有研究提出,当n(Li)/n(Ti)=
研磨方法
研究结果表明,球磨效果更好
添加剂
反应过程加适量炭黑提高电导性并减小颗粒尺寸
加入掺杂元素如Zr、Sr等进行改性
反应温度和时间
制备温度一般控制在800- 1 000℃
一般时间越长,晶粒生长越完整,不利于循环性,800oC下一般2h保温