Page 161 - 《精细化工》2020年第3期

第 37 卷第 3 期 精 细 化 工 Vol.37, No.3
202 0 年 3 月 FINE CHEMICALS Mar. 2020

有机电化学与工业
Li Ti O /Fe O 复合材料的制备及其电化学性能
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梁紫薇，蒋荣立 ，穆丽雪，徐森元，刘怀文
（中国矿业大学 化工学院，江苏 徐州 221000）

摘要：以醋酸锂和钛酸四正丁酯为原料，制备了纯相 Li 4 Ti 5 O 12 ，再用简单的水热法合成 Li 4 Ti 5 O 12 /Fe 3 O 4 复合材
料作为锂离子电池的负极材料，通过 XRD、SEM 以及电池测试系统对纯相 Li 4 Ti 5 O 12 和 Li 4 Ti 5 O 12 / Fe 3 O 4 复合材
料进行了结构、形貌及电化学性能测试。结果表明，制得的复合物具有较好的球形结构且粒径较小（200~
300 nm），综合电化学性能较好。由于复合的 Fe 3 O 4 有较高的理论容量，该 Li 4 Ti 5 O 12 /Fe 3 O 4 复合材料表现出比纯
相 Li 4 Ti 5 O 12 大的容量，在 1.0 C 下循环 100 圈后，Li 4 Ti 5 O 12 /Fe 3 O 4 的放电比容量仍能达到 470.2 mA∙h/g，同时也
表现出比纯相 Li 4 Ti 5 O 12 更优的倍率性能。
关键词：负极材料；钛酸锂；Fe 3 O 4 ；复合物；有机电化学与工业
中图分类号：TM912.9；TB33 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2020) 03-0579-05

Synthesis and electrochemical properties of Li 4Ti 5O 12/Fe 3O 4 composite

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LIANG Ziwei, JIANG Rongli , MU Lixue, XU Senyuan, LIU Huaiwen
（College of Chemical Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221000, Jiangsu, China）

Abstract: Pure phase Li 4Ti 5O 12 was prepared from lithium acetate and tetra-butyltitanate. Then Li 4Ti 5O 12/
Fe 3O 4 nanocomposite was synthesized as anode material for lithium ion batteries by a simple hydrothermal
method. XRD, SEM and battery testing system were employed to characterize the structure, morphology
and electrochemical properties of pure Li 4Ti 5O 12 and Li 4Ti 5O 12/Fe 3O 4 composite. The results showed that
the prepared composite had good spherical structure with small particle size (200~300 nm) and exhibited
excellent electrochemical performance. The Li 4Ti 5O 12/Fe 3O 4 nanocomposite displayed higher capacity than
pure phase Li 4Ti 5O 12 due to its high theoretical capacity. The discharge specific capacity of Li 4Ti 5O 12/Fe 3O 4
still reached 470.2 mA·h/g after 100 cycles at 1.0 C. Meanwhile, Li 4Ti 5O 12/Fe 3O 4 showed better rate
performance than pure phase Li 4Ti 5O 12.
Key words: anode material; Li 4Ti 5O 12; Fe 3O 4; composite; electro-organic chemistry and industry

近年来，由于不可再生资源的大量消耗以及环 阻碍了其广泛使用。因此关于 Li 4 Ti 5 O 12 的大多数报
境污染，电动汽车及混合动力汽车的开发和市场化 道均集中在提高 Li 4 Ti 5 O 12 的倍率性能上 [5-16] 。其中，
已经受到人们越来越多的关注，而电源是制约电动 最常见的途径包括在尖晶石结构中掺杂金属或非金
汽车及混合动力汽车应用的一个关键因素。锂离子 属离子，用导电化合物改性 Li 4 Ti 5 O 12 表面，构建多
+
电池因其良好的功率、倍率性能等而成为动力电池 种纳米结构以缩短 Li 的扩散长度等。同时，为了提
领域的优选 [1-2] 。尖晶石结构的钛酸锂 [3-4] 在锂离子 高 Li 4Ti 5O 12 的容量，比较可行的方法是制备 Li 4Ti 5O 12/
嵌入/脱出过程具有可忽略的结构变化（所谓的“零 金属氧化物复合材料，因为大多数金属氧化物负极
应变”）、平稳的充放电平台以及良好的循环稳定性 显示出超高容量。目前，已经有一些关于 Li 4 Ti 5 O 12 /
等优点，已经成为锂离子电池负极材料的热点研究 金属氧化物复合材料的报道，如 Li 4 Ti 5 O 12 /SnO 2 （放
领域之一。但 Li 4 Ti 5 O 12 作为负极材料仍存在倍率性 电比容量 300.0 mA·h/g） [5-7] ，Li 4 Ti 5 O 12 /Cu x O（放电
能较差以及理论容量（175.0 mA·h/g）较小等缺陷， 比容量 224.0 mA·h/g） [8-10] ，Li 4 Ti 5 O 12 /Co 3 O 4 （放电

收稿日期：2019-09-16; 定用日期：2019-10-12; DOI: 10.13550/j.jxhg.20190872
基金项目：国家自然基金资助项目（51674262）
作者简介：梁紫薇（1997—），女，硕士生，E-mail：1033750117@qq.com。联系人：蒋荣立（1968—），女，教授，E-mail：ronglijcumt@163.com。