鋰電池材料鈦酸鋰是一種無機(jī)化合物，肉眼觀察為白色固體，在空氣中性質(zhì)穩(wěn)定，由鋰鈦氧三種元素組成，結(jié)構(gòu)是面心立方結(jié)構(gòu)。鈦酸鋰是目前實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的負(fù)極材料之一。

鈦酸鋰存在電子導(dǎo)電率低、倍率性能差的缺點(diǎn)，針對其缺點(diǎn)，現(xiàn)在主要的改性方法有結(jié)構(gòu)納米化、碳包覆、離子摻雜、降低磁性雜質(zhì)等。

1、納米化法

納米化就是合成納米級的Li4Ti5O12，將材料粒徑控制在1-100nm之間。納米化可使材料的比表面積從小變大，讓電解液更好更全面的浸潤電極活性材料，并且可以使Li+擴(kuò)散路徑變短的同時減小Li+擴(kuò)散阻力，從而幫助其電化學(xué)性能的提升。該方法缺點(diǎn)是，納米材料尺寸小、粘結(jié)性差、容易從集流體上脫落，而且較高的比表面積也會增加與電解液的反應(yīng)幾率，導(dǎo)致不可逆程度加深，一般用納米材料作為電極材料時開始容量衰減會很快，主要原因就是其高表面積所導(dǎo)致。

2、碳包覆法

包覆法是通過包覆來提高Li4Ti5O12的性能，這種方法要求包覆材料具有杰出的導(dǎo)電性，才能使復(fù)合材料的電導(dǎo)率有一定程度的提高。常見的包覆材料有金屬、碳材料、SnO2等。

碳包覆是一種高效且應(yīng)用較多的包覆改性方法。由于碳導(dǎo)電，因此當(dāng)材料外附著碳時，顆粒外的碳層可以在提高材料的導(dǎo)電性的同時，將顆粒隔離開，阻礙晶粒間團(tuán)聚，并迫使其不能繼續(xù)長大。這種方法可以顯著提高材料的導(dǎo)電性，增強(qiáng)鋰離子擴(kuò)散速率，提高材料的倍率性能，同時減少其與電解液發(fā)生副反應(yīng)，減少脹氣現(xiàn)象；利用電磁漿料除鐵機(jī)和電磁干粉除鐵機(jī)降低磁性雜質(zhì)。一般來說，碳包覆工藝會將Li4Ti5O12或其前驅(qū)體與各種碳源混合，然后進(jìn)行高溫?zé)崽幚�。這種改性方法成本低、易于制備且原材料來源廣泛，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。但如何控制碳涂層的均勻性、厚度和導(dǎo)電性仍然是一個挑戰(zhàn)。

3、離子摻雜

摻雜改性鈦酸鋰可以細(xì)化鈦酸鋰的粒度，提高鈦酸鋰的電化學(xué)性能。通過摻雜，可以改變電荷轉(zhuǎn)移，也可引起Li+在材料內(nèi)部擴(kuò)散阻力的變化。研究表明摻雜能增加電導(dǎo)率和Li+擴(kuò)散速率，提升倍率和循環(huán)性能。下游電池廠商對于降低鋰電原料中磁性異物的要求越來越強(qiáng)烈，磁性異物含量指標(biāo)已經(jīng)成為衡量電池級材料最重要的指標(biāo)之一。

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