Page 66 - 《精细化工》2023年第2期

·288· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

象，抵消了钇掺杂的消极影响，同时还增大了材料
的初始放电比容量，有效改善了 R ct 和 Z w ，使其具
有最小的 R ct 和 Z w ，说明钛酸锂经过金属元素钇掺
杂和氧化石墨烯复合能有效提高材料的电子电导
率，增加其导电性，具有优良的脱嵌锂性能 [27,31] 。

图 12 LTO、LTO(Y)、LTO@RGO、LTO(Y)@RGO 的电
化学阻抗谱
Fig. 12 Electrochemical impedance spectra of LTO, LTO(Y),
LTO@RGO and LTO(Y)@RGO

图 11 LTO （ a ）、 LTO(Y) （ b ）、 LTO@RGO （ c ）、
LTO(Y)@RGO（d）第 1 圈与第 2 圈的循环伏安 表 2 LTO、LTO(Y)、LTO@RGO、LTO(Y)@RGO 的 R S
和 R ct
曲线 Table 2 R S and R ct of LTO, LTO(Y), LTO@RGO and
Fig. 11 Cyclic voltammetric curves of LTO (a), LTO(Y) LTO(Y)@RGO
(b), LTO@RGO (c) and LTO(Y)@RGO (d) at the
first two cycles R S/Ω R ct/Ω
LTO 6.89 131.95
为了研究材料的储电机理，对 4 种材料在 LTO(Y) 7.92 145.24
0.005~3.0 V 的电压范围内，以 0.5 mV/s 的扫描速度 LTO@RGO 11.15 94.23
获得了电化学交流阻抗曲线，结果如图 12 和表 2 所 LTO(Y)@RGO 9.85 77.69
示，其等效模拟电路如图 12 插图所示。图 12 中
R(CR)(CR)W 为等效模拟电路类型，表 2 中 R S 代表 3 结论
欧姆阻抗、R ct 代表电荷传递阻抗、Z w 代表 Warburg
阻抗。从图 12 可以发现，钇掺杂前后 R S 、电极-电 通过溶剂热和高温煅烧的方法制得 LTO、LTO(Y)、
解质界面 R ct 数据都相近，但是由低频倾斜直线所表 LTO@RGO、LTO(Y)@RGO 4 种材料，并对其进行
征的 Warburg 阻抗 Z w 有所不同，这说明钇掺杂主要 结构、成分表征和电化学性能测试。通过不同材料
影响的是锂离子在固体活性材料的扩散，侧面验证 之间的性能对比，分析了钇掺杂和氧化石墨烯的复
电子和离子的传输速率的提高，这与前面 2.1 节 合对提高钛酸锂性能的影响，主要结论如下：
XRD 数据分析一致，即钇掺杂会影响晶格常数，造 （1）钇掺杂和氧化石墨烯复合可使钛酸锂的放
3+
成锂离子迁移发生改变。同时还可以发现，与氧化 电比容量提高，当 Y 的掺杂量为 8%时，与单一钛
石墨烯复合之后材料电极-电解质界面 R ct 变小，与 酸锂（LTO）相比，LTO(Y)@RGO 的首次放电比容
单一材料〔LTO 和 LTO(Y)〕相比，LTO(Y)@RGO 量提高了 18.0%。
3+
的 R ct 降低了 54.26 和 67.55 Ω，说明与氧化石墨烯 （2）当 Y 的掺杂量为 8%时，由于发挥了元素
的复合能有效提高材料的电子和离子的快速传输与 掺杂和氧化石墨烯复合协同作用，LTO(Y)@RGO 复
收集速率，材料高的电子传输效率也说明材料具有 合材料表现出优异的循环稳定性和倍率性能，经过
优异的导电性，从而使电池有更好的循环稳定性和 300 圈循环后容量衰减 3.24%，在 1500 mA/g 电流密
循环可逆性。因此，与 LTO(Y)相比，LTO(Y)@RGO 度下放电比容量依然有 100 mA·h/g，再恢复小电流
由于以导电性良好的氧化石墨烯作基底会增加反应 密度状态时其容量衰减几乎为零。
位点，会加快锂离子传输，使锂离子聚集现象减少， （3）复合材料中的氧化石墨烯能有效提高材料
从而减少了材料因锂离子浓度差而造成的极化现 的电子和离子的快速传输与收集速率，与单一材料