超薄Li_4Ti_5O_(12)纳米片分级结构微球在高倍率锂离子电池中的应用

Abstract

具备长循环寿命和优异高倍率性能的锂离子电池在电动汽车中有着十分重要的应用,然而现有的商业化的石墨负极材料快速充放电性能较差,难以满足动力电池的需求~([1])。尖晶石结构的Li_4Ti_5O_(12)由于其零应变特性和较高的充放电平台(1.55V vs.Li/Li~+),被视为是一种潜在的动力电池负极材料。但其较低的电导率和Li~+在其中的扩散速率,限制了其性能的进一步提升。本文中,我们通过水热法制备了超薄的Li_4Ti_5O_(12)纳米片分级结构微球,其超薄的Li_4Ti_5O_(12)纳米片能够有效地缩短Li~+和电子的传输距离,改善Li_4Ti_5O_(12)的电导率和Li~+扩散速率低的问题。与此同时,微米级的分级结构微球具有较大的比表面积(~178 m2/g),能够提高电极与电解液的接触面积,提升电池的整体电化学性能。实验表明,该材料在50 C的倍率下,可逆比容量能够达到150 mA h g~(-1),在20 C的条件下,循环了3000圈之后仍能保持在126 mA h g~(-1),证明该超薄的Li_4Ti_5O_(12)纳米片分级结构微球具备优秀的长循环寿命和高倍率性能。