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第 36 卷第 6 期 精 细 化 工 Vol.36, No.6
201 9 年 6 月 FINE CHEMICALS June 2019

有机电化学与工业
锂离子电池负极材料 Li Ti Ni O 的
4.9
4
12
0.1
制备及其电化学性能

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1
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1
石青锋 ，吴显明 1,2* ，丁心雄 ，刘 平 ，吴亚利 ，于小林
（1. 吉首大学 化学化工学院，湖南 吉首 416000；2. 湘西自治州矿产与新材料技术创新服务中心，湖
南 吉首 416000）
摘要：以 Li 2 CO 3 、TiO 2 、Ni(CH 3 COO) 2 4H 2 O 为原料，采用固相法制备尖晶石型 Li 4 Ti 4.9 Ni 0.1 O 12 锂离子负极材料。
通过 X 射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、恒流充放电测试以及交流阻抗等技术对材料进行了结构、形貌
表征及电化学性能测试。结果表明，制备的 Li 4 Ti 4.9 Ni 0.1 O 12 材料无杂相，颗粒大小均匀，在 0.5 C 下首次放电比
容量为 173.3 mAh/g，库伦效率为 97.4%，50 次循环后，材料的放电比容量为 163.4 mAh/g，容量保持率为 94.3%。
关键词：锂离子电池；Li 4 Ti 5 O 12 ；固相法；离子掺杂；有机电化学与工业
中图分类号：TQ152 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 06-1180-05

Preparation and Electrochemical Performance of Li 4Ti 4.9Ni 0.1O 12

as Anode Material for Lithium Ion Battery

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SHI Qing-feng , WU Xian-ming 1,2* , DING Xin-xiong , LIU Ping , WU Ya-li , YU Xiao-lin
（1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Jishou University, Jishou 416000, Hunan, China;
2. Xiangxi Ores Minerals and New Materials Development and Service Center, Jishou 416000, Hunan, China）
Abstract: Spinel Li 4Ti 4.9Ni 0.1O 12 as anode material for lithium-ion battery was successfully synthesized by
solid-state reaction method using Li 2CO 3, TiO 2 and Ni(CH 3COO) 2·4H 2O as raw materials. Its crystalline
structure, morphology and electrochemical properties were characterized by XRD, SEM, half cell charge-
discharge tests and AC impedance techniques. The results showed that the synthesized Li 4Ti 4.9Ni 0.1O 12
particles were homogeneous without impure phase. The first discharge specific capacity of the
Li 4Ti 4.9Ni 0.1O 12 sample was 173.3 mA·h/g and the coulombic efficiency was 97.4% at 0.5 C rate. The
specific capacity remained 163.4 mA·h/g after 50 cycles with a capacity retention of 94.3%.
Key words: lithium-ion batteries; Li 4TiO 12; solid-state method; ion-doping; electro-organic chemistry and
industry
Foundation item: National Natural Science Foundation of China (51762016)

尖晶石型 Li 4 Ti 5 O 12 （LTO）属面心立方结构空 属锂沉积而形成的锂枝晶。Li 4 Ti 5 O 12 的锂离子扩散
–8
2
[4]
间群（Fd3m），是一种很有应用前景的锂离子电池 系数为 210 cm /s，比一般碳材料高一个数量级 ，
[1] 在混合动力汽车(HEV)、电动汽车(EV)和储能电池
负极材料 。与商业化碳系列负极材料相比，Li 4Ti 5O 12
在充放电过程中体积几乎不发生变化（<1%），能够 等领域具有广泛的应用前景。
很好地避免材料反复收缩引起的结构破坏，具有良 然而，Li 4 Ti 5 O 12 材料的电子电导率较低（1.0
好的循环稳定性和稳定的库伦效率，因而被称为“零 10 –13 S/m），导致其大电流充放电时极化严重，容
[5]
[2]
应变”材料 。Li 4 Ti 5 O 12 具有较高且稳定的嵌锂电 量衰减快，倍率性能差 。针对这个问题，研究者
[3]
+
位（1.55 V vs. Li/Li ） ，能避免电解液的分解和金 们作了大量工作，比如：通过合成纳米粒径或中空

收稿日期：2018-09-11; 定用日期：2019-01-29; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180672
基金项目：国家自然科学基金（51762016）
作者简介：石青锋（1995—），男，硕士生。联系人：吴显明（1967—），男，博士，教授，E-mail：xianmingwu@163.com。