《納微結構鈦酸鋰電極材料的製備及其電化學性質研究》是依託南京航空航天大學，由張校剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納微結構鈦酸鋰電極材料的製備及其電化學性質研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張校剛
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
尖晶石型鈦酸鋰(Li4Ti5O12)因其在循環過程中具有良好的穩定性和安全性以及優良的快速充電性能，成為Li4Ti5O12/AC非對稱電化學電容器的重要電極材料。本項目為進一步提高此體系的功率密度以及能量密度，擬通過水熱、溶劑熱以及離子液體輔助組裝合成小尺寸的Li4Ti5O12、碳包覆Li4Ti5O12以及含氮碳包覆Li4Ti5O12電極材料，並通過離子摻雜占位製備低嵌鋰電位的改性Li4Ti5O12，深入研究製備方法、合成條件對Li4Ti5O12及碳包覆Li4Ti5O12微觀結構、組成的影響，闡明改性Li4Ti5O12結構與其倍率性質及所組成電化學電容器功率密度、能量密度等電化學參數之間的關係，為設計高電子和鋰子導通能力的Li4Ti5O12電極材料及其在高性能非對稱電化學電容器中的套用提供理論指導。
結題摘要
尖晶石型鈦酸鋰(Li4Ti5O12)作為一種“零應變材料”，循環性能穩定，安全性能好，高低溫性能優異，以其作為負極的動力鋰電池及鋰離子電容器具有廣闊的套用前景。本課題緊密圍繞提高鈦酸鋰電子導電率、改善離子擴散速率這兩個亟待解決的國際性難題，從鈦酸鋰材料的製備、組成、結構與性能的關係入手，開展了系統深入的研究工作，取得了一系列在國際上產生重要影響的創新性成果。發展了一種構築鈦酸鋰納微結構的“濕化學方法”，揭示了在化學鋰化過程中納米晶的生長規律；提出了碳自包覆、引入缺陷、摻雜降電位等三種結構與性能最佳化策略，解決了粒徑不可控、電子導電率低、傳荷阻抗大、嵌鋰電位高等難題；同時也構築了柔性一體化的電極結構；顯著提高了鋰離子電池的功率密度，實現了快速充放電特性；組裝成高性能的鋰離子電容器。將具有高電子和鋰離子導通能力的Ti3+自摻雜的Li4Ti5O12、3D有序介孔TiNb2O7納米管作為電池型負極，分別以花生殼衍生碳和石墨烯作為電容型正極，最佳化組裝成非對稱電化學電容器器件，即鋰離子電容器。能量密度和功率密度（基於正負極活性物質總量）分別高達67、74 Wh kg-1和8000、7500 W kg-1。
