TiN鋰離子電池負極材料的合成及其電化學性能.pdf

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1、物理化學學~E(WuliHuaxueXuebao)ActaPhys.一Chim.Sin.,2010,26(12):3187—31923187December[Article]、)lnv、v.whxb.pku.edu.cn高倍率尖晶石型Li4Ti5O.2/TiN鋰離子電池負極材料的合成及其電化學性能周曉玲黃瑞安吳肇聰楊斌戴永年(昆明理工大學冶金與能源工程學院,真空冶金國家212程實驗室,昆明650093)摘要:以乙酰丙酮(ACAC)為螯合劑、聚乙二醇(PEG)為分散劑,采用溶膠一凝膠法合成了尖晶石型LjTisOTiN材料.考察了TiN膜對尖晶石型LiT

2、iO.鋰離子電池負極材料電化學性能的影響.利用X射線光電子能譜fXPS)對LiTi。O,表面的TiN膜進行了分析.X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)分析表明,LiTisO-z,_riN材料為結(jié)晶良好的亞微米純相尖晶石型鈦酸鋰.電化學性能測試表明,該材料的首次放電比容量為173.OmAh.g~,并且具有良好的循環(huán)性能,以0.2C、1C、2C、5C倍率放電進行測試,10次循環(huán)后比容量分別為170.6、147.6、135.6、111.0mAh·g~,較之表面無TiN膜的鈦酸鋰材料表現(xiàn)出更好的倍率特性.循環(huán)伏安曲線(cv),交流阻抗圖譜(EIS)

3、進一步論證了TiN膜改善了尖晶石型LiTiO.鋰離子電池負極材料的電化學性能.關鍵詞:鋰離子電池:尖晶石型鈦酸鋰;氮化鈦膜:負極材料:溶膠-凝膠法;聚乙二醇中圖分類號:0646SynthesisandElectrochemicalPropertiesofHigh·RateSpinelLi4Ti5OI2/TiNAnodeMateriaIforLithium—IonBatteriesZHOUXiao·LingHUANGRui-AnWUZhao—CongYANGBinDAIYong—Nian(NationalEngineeringLaboratoryfor

4、VacuumMetallurgy,FacultyofMetallurgicalandEnergyEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,PR.China)Abstract:SpinelLi4Ti5OI2,1.iNwassuccessfullypreparedbysol—gelprocessingusingacetylacetone(ACAC)asachelatingligandandpolyethyleneglycol(PEG)asadispersant.Th

5、eefectoftheTiNfiImontheelectrochemicalpropertiesofspinelLi4Ti5OI2forlithium—ionbatterieswasstudied.TheLi4Ti5O廠nNwasanalyzedbyX-rayphotoelectronspectroscopy(XPS).X-raydifraction(XRD)paRernsandscanningelectronmicroscope(SEM)imagesshowedthatthisanodematerialwiththeTiNfilmwaspuresp

6、inelLi4115O12andwasofsub—micronsize.TheinitialspecificdischargecapacityoftheLi4Ti5O,#TiNiS173.OmAh·g~.Whentestedatarateof0.2C,1C,2C,and5C。itstillretainedadischargecapacityof170.6。147.6,135.6,and111.0mAh·g~,respectively,after10cycles,indicatingthatLi4Ti5OI2,1_iNhadbetterhigh—rat

7、eperformancethanthatwithouttheTiNfiIm.ThepositiveefectoftheTiNfiImonIithium—ionbakerieswasalsodemonstratedbycyclicvoltammetry(CV)andelectrochemicalimpedancespectroscopy(EIS).KeyWords:Lithium—ionbat【ery:SpinelLiTi5OI2:TiNfilm;Anodematerial;Sol-gelprocessingPolyethyleneglycolRece

8、ived:June25,2010;Revised:September2,2010;PublishedonWe

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