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核壳结构的负极材料的制备混合方案

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一种核壳结构的LiTi2PO43/C负极材料的制备混合方案

鉴于采用水溶液电解质,水系锂离子电池具有高安全性、低成本和环境友好等优点,已表明是非常有应用场景的新一代储能电池。然而,开发具有适宜电极电位和高稳定性水系锂离子电池负极材料成为该类电池广泛推广应用的难点。

基于以上考虑,本研究采用了一种简易的两步法工艺(固相反应和聚多巴胺包覆)成功制备了一种高倍率性能、高稳定性的具有核壳结构的LiTi2(PO4)3/C负极材料。如(图1)所示,首选将纳米-TiO2Li2CO3NH4H2PO4前驱体粉体和~5%的葡萄糖全方位行星球磨机+高纯玛瑙球磨罐+玛瑙球球磨混合(公转转速220/分,混合1.5h)均匀后经惰性气氛下900煅烧12h(见图一),

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形成~200nm结晶性良好的LiTi2(PO4)3晶体颗粒;然后,将制备好的LiTi2(PO4)3颗粒均匀分散在具有弱碱性的多巴胺(DA)溶液中,均匀搅拌24h,使多巴胺生成聚多巴胺,利用聚多巴胺(PDA)的粘附效应,不仅使一些LiTi2(PO4)3颗粒团聚在一起,而却在团聚表面均匀包覆一层粘附层;最后,将聚多巴胺包覆后的LiTi2(PO4)3在惰性气氛下800煅烧4h,得到表面包覆了一层均匀的碳层的LiTi2(PO4)3/C负极材料,如图1b所示。该碳层不仅提高了其结构的稳定性。所以,LiTi2(PO4)3/C负极在1C下的放电比容量约为120mAh g-1,循环200次之后的容量保持率高达86%;并且随充放电电流从0.5C增至10CLiTi2(PO4)3/C负极的放电比容量仅衰减了17mAh g-1。以上数据充分表明,本研究所制备的LiTi2(PO4)3/C负极具有高倍率性能和高循环稳定性,有望作为负极材料推广应用于新一代的水系锂离子电池。

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