炭素材料是目前商品化锂离子二次电池的负极材料,由于其安全性低,倍率充放电能力差等缺点不能适应锂离子动力电池的发展。Li4Ti5O12因其理想的循环性能及优良的大倍率充放电性能迅速得到研究者的关注。粒度大小分布对材料的倍率充放电性能有很大影响,而常用的固相合成法很难得到粒度小且分布均匀的Li4Ti5O12材料,故而影响了其规模化的应用。本文针对此问题,采用改进的固相合成法和优化材料的粉碎条件制备了粒度分布均匀的亚微米钛酸锂材料,并对该亚微米材料进行表征及电化学性能研究。 X射线衍射(XRD)显示所得产物物相单一,为纯尖晶石相。激光粒度分析显示:D0.5=0.886μm,呈正态分布,为亚微米级材料。 恒流充放电结果表明,该亚微米材料具有良好的循环寿命及倍率性能。0.1C充放电条件下初始放电容量为165 mAh/g,100周容量为161 mAh/g,循环性能良好。倍率充放电结果表明,亚微米材料展示了比微米级材料更优良的性能。1C时放电容量仍然超过145 mAh/g,5C和10C的高倍率下,其容量仍然保持0.05C容量的65％和25％。且在大倍率条件下,亚微米材料的放电容量明显高于微米材料。 将亚微米材料电极与商品化的LiCoO2组成扣式全电池。0.1C充放电时获得了166mAh/g的比容量,同时,在5C和10C的高倍率条件下,其容量仍保持0.05C放电容量的48.2％和35.7％。将材料与商品化的LiCoO2组成053048型实际电池进行电化学性能测试,电池在1C恒流充电条件下耗时50分钟,容量达到额定容量93.3％。更高倍率下充电时也获得的了良好的性能,5C和10C时容量达到电池容量的84.4％和82.8％。以上结果表明,该材料具有优良的快速充放电特性。 本文研究结果表明,亚微米级的Li4Ti5O12具有良好的电化学循环性能及高倍率充放电性能,并且能应用在实际电池中,可望成为锂离子动力电池的一种理想候选材料。