水热法制备锂离子二次电池用球形Li₄Ti₅O₁₂负极材料及其电化学性能

闫慧¹，其鲁²，张鼎³，王正德¹，刘云颖¹，王晓霞¹

1. 内蒙古科技大学化学与化工学院2. 北京大学化学与分子工程学院应用化学系新能源材料与技术实验室3. 太原理工大学化学化工学院应用化学系

摘 要：以LiOH溶液和不同粒径的自制球形TiO₂为反应物,通过水热法快速地合成了尖晶石型结构的球形Li₄Ti₅O₁₂,并考察了材料合成的水热反应机理和电化学性能。TiO₂在100℃、5 mol/L Li OH溶液中经水热反应20 h得到前驱体,再经800℃热处理2 h便可得到粒径大小不同（0.5¹.5μm）且分布均匀的球形尖晶石Li₄Ti₅O₁₂材料。Li OH在水热反应条件下扩散到球形TiO₂内部,得到在分子水平混合均匀的Li-Ti-O中间体,利于高温下生成纯相的尖晶石Li₄Ti₅O₁₂。所得粒径大小不同的Li₄Ti₅O₁₂材料均表现出稳定的电化学循环充放电性能,其中,粒径为0.5μm的Li₄Ti₅O₁₂材料的电化学性能最好:室温下,以0.2 C的倍率进行充放电,其可逆容量达到158 m Ah/g,70周后容量保持率高于99%;同时还表现出优异的高温循环稳定性,55℃下以0.2 C的倍率进行充放电,50次循环后其可逆放电比容量仍能达到125 m Ah/g。

关键词：锂离子二次电池;水热法;球形;Li4Ti5O12;