Page 106 - 《精细化工》2020年第2期

·308· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

的碳是以无定型形态存在。 比，Li 4 Ti 5 O 12 /C 的充放电平台更长。Li 4 Ti 5 O 12 和
Li 4 Ti 5 O 12 /C 的首次放电比容量分别为 136.1 和 180.4
mA·h/g, Li 4 Ti 5 O 12 /C 的首次放电比容量比 Li 4 Ti 5 O 12
增加了 32.5%。Li 4 Ti 5 O 12 /C 比容量高于 Li 4 Ti 5 O 12 ，
这是因为，碳的包覆增大了 Li 4 Ti 5 O 12 /C 复合材料的
电子电导率，从而使材料具有更大的可逆比容量。

a—Li 4Ti 5O 12/C；b—Li 4Ti 5O 12
图 1 Li 4 Ti 5 O 12 和 Li 4 Ti 5 O 12 /C 的 XRD 谱图
Fig. 1 XRD patterns of Li 4 Ti 5 O 12 and Li 4 Ti 5 O 12 /C

2.2 SEM 分析
图 2 是竹炭、Li 4 Ti 5 O 12 和 Li 4 Ti 5 O 12 /C 的 SEM

图。由图 2a 可以看出，竹炭具有丰富的孔道结构， 图 3 Li 4 Ti 5 O 12 和 Li 4 Ti 5 O 12 /C 在 10 C 下的首次充放电曲线
+
且孔隙分布均匀，这有利于 Li 的扩散，有利于电解 Fig. 3 Charge and discharge curves of Li 4 Ti 5 O 12 and
+
液的浸润，为 Li 的存储提供空间，提高了储锂容量， Li 4 Ti 5 O 12 /C first at 10 C rate
从而提高了材料的放电比容量。由图 2b~d 看出，两 图 4 为 Li 4 Ti 5 O 12 和 Li 4 Ti 5 O 12 /C 在 10 C 倍率下
的 循 环 性能曲 线。 如图 4 所示 ， Li 4 Ti 5 O 12 和
样品晶粒表面光滑，无明显团聚现象；与 Li 4 Ti 5 O 12
相比，制得的 Li 4 Ti 5 O 12 /C 颗粒大小更加均匀，粒径 Li 4 Ti 5 O 12 /C 在循环 300 圈后，放电比容量分别达到
分布为 200~300 nm，分散性较好，没有出现明显团 63.8 和 167.5 mA·h/g，容量保持率分别为 46.9%和
聚现象。由图 2d 可以看到纳米级碳颗粒的存在，表 92.8%。在 156 圈时，Li 4 Ti 5 O 12 放电比容量开始骤降，
明成功地引入了碳材料；并且通过充分研磨，一定 到 300 圈时，放电比容量衰减了 72.3 mA·h/g，而
程度上减小了碳颗粒的尺寸。材料表面光滑，可见 Li 4 Ti 5 O 12 /C 一直保持稳定趋势，放电比容量几乎没
掺碳后对复合材料结构影响较小。 有衰减，这归因于引入的竹炭的多孔结构为 Li 的传
+
+
输缩短了通道，提高了 Li 扩散系数，增强了材料整
体的循环稳定性。

a—竹炭；b—Li 4Ti 5O 12；c~d—Li 4Ti 5O 12/C 图 4 Li 4 Ti 5 O 12 和 Li 4 Ti 5 O 12 /C 在 10 C 倍率下的循环性能
图 2 竹炭、Li 4 Ti 5 O 12 和 Li 4 Ti 5 O 12 /C 的 SEM 图 曲线
Fig. 2 SEM images of bamboo charcoal, Li 4 Ti 5 O 12 and Fig. 4 Cycling performance curves of Li 4 Ti 5 O 12 and
Li 4 Ti 5 O 12 /C Li 4 Ti 5 O 12 /C at 10 C rate

2.3 电化学性能分析 图 5 为 Li 4 Ti 5 O 12 和 Li 4 Ti 5 O 12 /C 在不同倍率下的
图 3 为 Li 4 Ti 5 O 12 和 Li 4 Ti 5 O 12 /C 在 10 C 倍率下 循环结果。由图 5 可知，Li 4 Ti 5 O 12 /C 在 0.5 C、1 C、
的首次充放电曲线。由图 3 可知，Li 4 Ti 5 O 12 和 2 C、5 C、10 C 和 20 C 倍率下的放电比容量分别为
Li 4Ti 5O 12/C 都具有明显的充放电平台，与 Li 4Ti 5O 12 相 202.4、193.8、186.0、179.7、170.2 和 139.5 mA·h/g；