文獻(xiàn)綜述 顧華龍

中國(guó)石油大學(xué)（華東）鈦酸鋰和石墨烯的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用學(xué)生姓名：顧華龍學(xué)號(hào)：07037208專(zhuān)業(yè)班級(jí)：材料化學(xué)07-2班指導(dǎo)教師：劉春英柳云騏2011年3月23日摘要介紹鈦酸鋰和石墨烯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用前景。深入研究合成鈦酸鋰和石墨烯的一些常用方法，并比較這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)，嘗試找出一種最適合實(shí)驗(yàn)室合成鈦酸鋰和石墨烯的方法。通過(guò)研究XRD、TEM等一些表征手段，分析實(shí)驗(yàn)可能帶來(lái)的結(jié)果，試圖找到能成功合成合格的鈦酸鋰和石墨烯的實(shí)驗(yàn)方案，以便能在石墨烯改性鈦酸鋰的實(shí)驗(yàn)中獲得更好的實(shí)驗(yàn)效果。關(guān)鍵詞：鈦酸鋰；石墨烯；表征；改性ABSTRACTIntroducedlithiumtitanateandGraphenestructures,propertiesandapplicationprospects.In-depthstudyonthesynthesisoflithiumtitanateandsomecommonmethodsofGraphene,andcomparetheadvantagesanddisadvantagesofthesemethods,trytofindthemostsuitableforlaboratorysynthesisoflithiumtitanateandmethodofGraphene.BymeansofresearchsuchasXRDandTEMcharacterization,possibleresultsofexperiment,tryingtofindsuccessqualifiedlithiumtitanateandGraphenesynthesisexperimentproject,soitcanbeinGraphenelithiumtitanatemodifiedforbetterexperimentalresultsofexperiments.Keywords:lithiumtitanate;Graphene;characteristic;modification目錄第1章前言錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第2章Li4Ti5O12與石墨烯的結(jié)構(gòu)3\o"CurrentDocument"第3章鈦酸鋰的制備4\o"CurrentDocument"高溫固相法4\o"CurrentDocument"3.2水熱法5\o"CurrentDocument"溶膠-凝膠法6第4章石墨烯的制備7\o"CurrentDocument"微機(jī)械剝離法7\o"CurrentDocument"4.2化學(xué)氣相沉積法7\o"CurrentDocument"取向生長(zhǎng)法8\o"CurrentDocument"4.4氧化還原法8\o"CurrentDocument"第5章石墨烯與鈦酸鋰的表征10\o"CurrentDocument"5.1石墨烯的表征105.2鈦酸鋰的表征10第6章Li4Ti5O12的改性研究錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。1第7章總結(jié)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。2參考文獻(xiàn)錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3第1章前言Li4Ti5O12是一種十分具有應(yīng)用前景的鋰電池負(fù)極材料，克服了目前實(shí)際采用的碳基材料的某些缺點(diǎn)：由于含鈦負(fù)極電位較高，可以避免電池在首次充放電時(shí)造成的電解液的分解，減少電解液的損耗，同時(shí)在充放電的循環(huán)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生鋰枝品，避免給電池帶來(lái)隱患⑴。另外，Li4Ti5O12在鋰離子嵌入-脫嵌過(guò)程中體積變化很小，能夠保持高度的穩(wěn)定性，因此被稱(chēng)為“零應(yīng)變材料”⑵。此外，Li4Ti5O12還具有放電電壓平穩(wěn)、鋰離子擴(kuò)散系數(shù)大、庫(kù)侖效率高等優(yōu)異性質(zhì)，具備了新一代鋰電池必需充電次數(shù)更多、充電過(guò)程更快、安全性能更高的特征。雖然Li4Ti_O12具有這些優(yōu)異性質(zhì)，但是Li4Ti_O12本身作為半導(dǎo)體，導(dǎo)。_LA。_LA電性較差，在高倍率充放電時(shí)可逆比容量不能很好的發(fā)揮出來(lái)，極大的限制了這種材料的運(yùn)用，因此需要對(duì)Li4Ti5O12進(jìn)行改性來(lái)改善其導(dǎo)電性，提高Li4Ti5O12在高倍率條件下的性能并且保持其高可逆比容量和良好的循環(huán)性能。本文研究通過(guò)石墨烯改性鈦酸鋰，首先應(yīng)對(duì)石墨烯有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。石墨烯的出現(xiàn)在科學(xué)界引起了巨大的波瀾，因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)石墨烯具有不同凡響的導(dǎo)電性能、超出鋼鐵數(shù)十倍的強(qiáng)度和極好的透光性能。它的出現(xiàn)有望引發(fā)新一輪現(xiàn)代電子科技領(lǐng)域的革命。在石墨烯中，電子能夠極為高效的移動(dòng)，而且石墨烯不會(huì)像傳統(tǒng)的導(dǎo)體和半導(dǎo)體因電子和原子的碰撞而損失一部分能量。另外，石墨烯各個(gè)碳原子間的連接非常柔韌。當(dāng)施加外力的時(shí)候，碳原子表面就會(huì)發(fā)生彎曲，不必需要重新排列原子來(lái)適應(yīng)外力，這就保證了石墨烯的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，使得石墨烯比金剛石還堅(jiān)硬，同時(shí)可以像橡膠一樣延伸。因此這種結(jié)構(gòu)賦予了石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性，使得石墨烯中的電子在軌道中移動(dòng)時(shí)，不會(huì)因晶格缺陷或引入外來(lái)原子而發(fā)生散射。本文將深入探討Li4Ti5O12和石墨烯的結(jié)構(gòu)、合成方法、表征以及具體應(yīng)用，并試圖通過(guò)研究它們的合成途徑尋求改性的方法，以期達(dá)到理想的效果。第2章Li4Ti5O12與石墨烯的結(jié)構(gòu)%共012是白色固體，屬于AB2O4型，具有缺陷的尖品石結(jié)構(gòu)，是Li1+XTi2-XO3（0<X<1）3固溶體?？臻g點(diǎn)群Fd3m，晶胞參數(shù)a為0.836，具有鋰離子的三維擴(kuò)散通道。在一個(gè)晶胞中，占有3/4的Li+位于四面體8a位置，剩余的Li+和Ti4+以1:5的比例隨機(jī)分布在八面體16d位置，O2-位于32e，構(gòu)成FCC點(diǎn)陣。因此，可按結(jié)構(gòu)將其描述為L(zhǎng)i[L^Ti1JOU⑶8a1/35/316d432e石墨烯是由單層六角原胞碳原子組成的蜂窩狀二維品體，是構(gòu)建其他維度碳質(zhì)材料的基本單元。第3章鈦酸鋰的制備鈦酸鋰的制備方法主要以高溫固相法、水熱法以及溶膠-凝膠法為主。3.1高溫固相法高溫固相法是制備Li4Ti5O12的傳統(tǒng)方法。此方法原理和工藝簡(jiǎn)單，成本較低并且容易推廣，具有大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)⑷。但高溫固相法存在一個(gè)難以解決的固有問(wèn)題：制得的材料有團(tuán)聚現(xiàn)象、顆粒較大且粒徑分布不均、內(nèi)電阻和極化往往較大⑸。此外，該實(shí)驗(yàn)方法存在燒結(jié)溫度較高、時(shí)間較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)室通常以Li2CO3和銳鈦礦型TiO2為原料制備Li4Ti5O12。將一定化學(xué)計(jì)量比的Li2CO3和銳鈦礦型TiO2（其中Li需過(guò)量，原因在實(shí)驗(yàn)中Li會(huì)有損耗），混合盛入高能行星式球磨機(jī)的陶瓷球磨罐中在室溫下以450r/min速度球磨混合3h⑹。混合后置于馬弗爐中650°C預(yù)燒5h。冷卻后球磨粉碎，然后將粉碎后的混合物再次置于馬弗爐中，在800C溫度下煅燒4h，待冷卻后再次球磨粉碎，即可得到產(chǎn)物⑺。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、原料及配料比以及混料方式都對(duì)產(chǎn)品的性能有影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可行性，反應(yīng)溫度一般維持在800?1000C，煅燒時(shí)間在12?36h。反應(yīng)溫度過(guò)低（600C左右）不能使反應(yīng)徹底，產(chǎn)品中會(huì)殘留大量的TiO2；反應(yīng)溫度較高則會(huì)引起產(chǎn)物的分解。另外，反應(yīng)時(shí)間也影響著產(chǎn)品的質(zhì)量：反應(yīng)時(shí)間短雖能保證樣品的循環(huán)性能，但不利于獲得到高可逆比容量的產(chǎn)品；反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物顆粒粒度增大，影響Li+的傳輸，若在高的放電倍率下充放電時(shí)將產(chǎn)生更大的濃差極化，使可逆比容量降低。實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常用LiOH?H2O和金紅石型或無(wú)定形TiO2替代上述原料、用振蕩式研磨代替高性能球磨，用以節(jié)約成本、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案。一般含鋰化合物在高溫下都存在Li揮發(fā)的問(wèn)題，因此一般在配料時(shí)含鋰化合物需要過(guò)量以彌補(bǔ)損失。通?？紤]使含鋰化合物過(guò)量8%為宜⑻。3.2水熱法水熱法是制備電極較常用的濕法合成法。對(duì)于合成Li4Ti5O12有直接水熱法和水熱離子交換法兩種。實(shí)驗(yàn)室用直接水熱法制備Li4Ti5O12常用試劑為L(zhǎng)iOH?H2O、金紅石型或銳鈦礦型TiO2以及無(wú)水乙醇。將一定量的TiO2均勻分散于濃度為1?20mol/L的LiOH水溶液中，其中鋰、鈦物質(zhì)的量之比Li:Ti=(10?100):1，在超聲波清洗儀中超聲振蕩10min。將轉(zhuǎn)移混合物全內(nèi)襯四氟乙烯的高壓不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)(填充率為90%)，在150r溫度下反應(yīng)一段時(shí)間，待反應(yīng)釜自然冷卻取出沉淀物，減壓抽濾，并用蒸餾水和無(wú)水乙醇將洗滌至pH=7?8。將所得樣品置于真空干燥箱中干燥數(shù)個(gè)小時(shí)的鋰鈦氧前驅(qū)體，后將制備好的前驅(qū)體放在500?800°C中焙燒3?12h[9]。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、起始鹽濃度以及配料比都對(duì)產(chǎn)物質(zhì)量有影響。其中原料配料比的影響因數(shù)最大，其次是起始鹽濃度，最后是反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間。在制備Li4Ti5O12可用正交試驗(yàn)法來(lái)確定最佳實(shí)驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)室還可用水熱離子交換法制備Li4Ti5O12,所需原料和儀器與直接水熱法相同，區(qū)別在于制作工藝上：將金紅石型TiO2和10mol-L-1的NaOH溶液在超聲器中混合均勻后倒入以聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，在150C下水熱反應(yīng)24h。待反應(yīng)釜冷卻全室溫后，將沉淀物用蒸餾水和0.1mol?L-1的HCl水溶液洗滌至pH值接近7后在60C下干燥得到鈦酸納米管。將0.5g所得鈦酸納米管與50mL0.8mol-L-1的LiOH溶液混合后倒入以聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，在100C下進(jìn)行離子交換20h，待反應(yīng)釜冷卻全室溫后，將所得沉淀物用少量無(wú)水乙醇洗滌后在60C下干燥得到前驅(qū)體。隨后將所得的前驅(qū)體在300?800°C下進(jìn)行熱處理6h［i0］。相比直接水熱法，這個(gè)實(shí)驗(yàn)工藝適合于制備納米級(jí)Li4Ti5O12。3.3溶膠-凝膠法溶膠-凝膠法制備一般采用草酸、酒石酸、丙稀酸、檸檬酸等作為螯合劑，這種在酸上的氧化反應(yīng)，不僅可以保持粒子在納米級(jí)范圍內(nèi)，而且使原料在原子級(jí)水平發(fā)生均勻混合。在較低合成溫度下就可得到結(jié)品良好的材料，燒結(jié)時(shí)間也比固相反應(yīng)法短且成分好控制，適合制備多組分材料，也是制備納米級(jí)Li4Ti5O12的主要方法［ii］。實(shí)驗(yàn)室用溶膠-凝膠法制備Li4Ti5O12所需試劑有醋酸鋰(CH3COOLi.2H2O)、鈦酸四丁酯(C16H36O4Ti)及無(wú)水乙醇。鈦酸四丁酯的乙醇溶液中(鈦酸四丁酯與乙醇體積比為1：5)，攪拌下緩慢加入一定量醋酸鋰、乙醇、去離子水的混合溶液，得到黃色透明溶膠，溶膠中Li、Ti物質(zhì)的量之比為4：5。加熱至80C溫度下繼續(xù)攪拌，全溶膠變成淡黃色凝膠，在紅外燈下烘干4h，得到淡黃色前驅(qū)體干凝膠。經(jīng)研磨后，在馬弗爐中，于400?900C下，空氣中焙燒6?20h，得到焙燒產(chǎn)物。經(jīng)冷卻后，產(chǎn)物在瑪瑙研缽中研磨30min，于干燥器中保存Mo相比較于前兩種合成方法，溶膠-凝膠法的主要優(yōu)點(diǎn)在于反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)物在分子尺度上混合均勻，產(chǎn)物化學(xué)計(jì)量精確、雜質(zhì)少、比表面積大。但該法所用原料成本較高、消耗過(guò)多有機(jī)試劑(且部分原料有毒)等問(wèn)題限制了這種方法的工業(yè)化應(yīng)用。第4章石墨烯的合成4.1微機(jī)械剝離法2004年，石墨烯的發(fā)現(xiàn)者Geim等?用一種極為簡(jiǎn)單的方法一微機(jī)械剝離法成功的從高定向熱裂解石墨上玻璃并觀測(cè)到單層石墨烯［14］。他們首先用光刻膠將高定向熱裂解石墨轉(zhuǎn)移到玻璃襯底上，然后用透明膠帶進(jìn)行反復(fù)粘貼將高定向熱裂解石墨玻璃，隨后將粘有石墨烯片的玻璃襯底放入丙酮溶液中超聲振蕩。再將單晶硅片放入丙酮溶劑中，單層石墨烯片會(huì)猶豫范德華力或毛細(xì)管作用吸附在單晶硅片上，從而成功的制備了二維的石墨單層［15］。至今存在不少科學(xué)家使用這個(gè)方法成功的制備高質(zhì)量的石墨烯，不過(guò)由于存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)模化的生產(chǎn)要求，目前只能作為實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制備。4.2化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣象沉積法（CVD）是指反應(yīng)物在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱個(gè)固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。該法是近幾十年發(fā)展起來(lái)的制備無(wú)機(jī)材料的新技術(shù)，是目前應(yīng)用最廣泛的一種大規(guī)模制備半導(dǎo)體薄膜材料的方法。目前有麻省理工學(xué)院的Kong等、韓國(guó)成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等，3個(gè)獨(dú)立的研究組在利用CVD法制備石墨烯［⑹。用CVD制備石墨烯時(shí)不需要顆粒狀催化劑，它是將平面基底（如金屬薄膜、金屬單品等）置于高溫可分解的前軀體（如甲烷、乙烯等）氣氛中，通過(guò)高溫退火使碳原子沉積在基底表面形成石墨烯，最后用化學(xué)腐蝕法除去金屬基底后即可得到獨(dú)立的石墨烯片us。用CVD可以成功制備出高質(zhì)量大面積的石墨烯，但是理想的基片才來(lái)哦單品竦的價(jià)格太昂貴，這個(gè)可能是制約石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)的重要因素。因此可以說(shuō)CVD法可以滿足規(guī)模化制備高質(zhì)量石墨烯的要求，但成本較高，工藝復(fù)雜。4.3取向生長(zhǎng)法取向生長(zhǎng)法，又稱(chēng)外延生長(zhǎng)法。該法是在單品襯底上生成一層與襯底品向相同的單品層的方法。采用的最多是氣象外延工藝。近年來(lái)，該方法被成功的用于制備高定向的石墨烯。此方法可以形象的比喻為利用生長(zhǎng)機(jī)制的結(jié)構(gòu)“種”出石墨烯°PeterW.Sutter等使用的基質(zhì)是金屬釘，首先讓碳原子在1150°C下滲入釘，然后冷卻，冷卻到850C后，之前吸收的大量碳原子就會(huì)浮到釘表面，鏡片形狀的單層的碳原子“孤島”布滿了整個(gè)基質(zhì)表面，最終它們可長(zhǎng)成完整的一層石墨烯。第一層覆蓋80%后，第二層開(kāi)始生長(zhǎng)。底層的石墨烯會(huì)與釘產(chǎn)生強(qiáng)烈的交互作用，而第二層后就幾乎與釘完全分離，只剩下弱電耦合，得到的單層石墨烯薄片表現(xiàn)令人滿意［18］。這為石墨烯基礎(chǔ)問(wèn)題的深入研究以及進(jìn)一步在期間方面的應(yīng)用提供了一種新方法和理想體系，不過(guò)采用這種方法生產(chǎn)的石墨烯薄片往往厚度不均勻，且石墨烯和基質(zhì)之間的粘合會(huì)影響碳層的特性。4.4氧化還原法目前，氧化還原法以其低廉的成本且容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；膬?yōu)勢(shì)成為制備石墨烯的最佳方法，而且可以制備穩(wěn)定的石墨烯懸浮液，解決了石墨烯不易分散的問(wèn)題。氧化還原法是指將天然石墨與強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化性物質(zhì)反應(yīng)生成氧化石墨（GO），經(jīng)過(guò)超聲分散制備成氧化石墨烯（單層氧化石墨），加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團(tuán)，如羧基、環(huán)氧基和羥基，得到石墨烯［19］。氧化還原法被提出后，以其簡(jiǎn)單易行的工藝成為實(shí)驗(yàn)室制備石墨烯的最簡(jiǎn)便的方法，得到廣大石墨烯研究者的青睞?，F(xiàn)今石墨的氧化方法主要有Hummers［20］^Brodie和Staudenmaier三種方法，它們都是用無(wú)機(jī)強(qiáng)質(zhì)子酸（如濃硫酸、發(fā)煙hno3或它們的混合物）處理原始石墨，將強(qiáng)酸小分子插入石墨層間，再用強(qiáng)氧化劑（如KMnO4、KClO4等）對(duì)其進(jìn)行氧化。Hummers氧化法的優(yōu)點(diǎn)是安全性較高；與Hummers法及Brodie法相比，Staudemaier法由于使用濃硫酸和發(fā)煙硝酸混合酸處理石墨，對(duì)石墨層結(jié)構(gòu)的破壞較為嚴(yán)重。氧化劑的濃度和氧化時(shí)間對(duì)制備的石墨烯片的大小及厚度有很大影響，因此，氧化劑濃度及氧化時(shí)間需經(jīng)過(guò)仔細(xì)篩選，才能得到大小合適的單層氧化石墨烯片［2U第5章石墨烯與鈦酸鋰的表征5.1石墨烯的表征現(xiàn)今可以表征石墨烯的有效手段主要有：原子力顯微鏡(AFM)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)、掃描隧道顯微鏡(STM)、光學(xué)顯微鏡、X射線衍射(XRD)、拉曼光譜(RAMAN)。單層石墨烯由于其厚度只有0.355nm，在掃描電子顯微鏡中很難被觀測(cè)到，只有在原子力顯微鏡中才能清楚地觀測(cè)到。原子力顯微鏡是表征石墨烯材料的最直接有效的手段憩。而在高分辨透射電子顯微鏡下，可以清晰的看到石墨烯呈輕紗狀半透明片狀結(jié)構(gòu)分布，由此可估算石墨烯片的層數(shù)和大小，這為表征石墨烯提供一個(gè)簡(jiǎn)單快速的表征手段。石墨烯和襯底對(duì)光線產(chǎn)生一定的干涉，有一定的對(duì)比度，因而在光學(xué)顯微鏡下可以分辨出單層石墨烯。拉曼光譜的形狀、寬度和位置與石墨烯層數(shù)相關(guān)，拉曼光譜提供了一個(gè)高效率無(wú)破壞的測(cè)量石墨烯層數(shù)的表征手段例。至于X射線衍射，則可用來(lái)表征石墨烯的合成過(guò)程，對(duì)每一步反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控。5.2鈦酸鋰的表征用來(lái)表征鈦酸鋰的表征手段有：X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)。X射線衍射可以用來(lái)檢測(cè)試驗(yàn)樣品中原料是否反應(yīng)完全，根據(jù)樣品的物相來(lái)判斷樣品的組成，也可研究實(shí)驗(yàn)條件對(duì)樣品組成的影響，起到監(jiān)控作用。X射線衍射是表征鈦酸鋰最有效最直接的手段。用掃描電子顯微鏡可以表征樣品的表面形貌，判斷樣品的表面光滑程度、結(jié)品性能、是否呈現(xiàn)規(guī)則的幾何形狀等。第6章Li4Ti5O12的改性研究可移動(dòng)的離子(如Li+)可逆的嵌入到具有合適尺寸的主體晶格的網(wǎng)絡(luò)空格點(diǎn)上時(shí)，會(huì)要求主體品格做電荷補(bǔ)償，來(lái)維持電中性，電荷補(bǔ)償將由主體品格能帶結(jié)構(gòu)的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)，于是電導(dǎo)率在利息嵌入前后會(huì)發(fā)生變化。所以在鋰離子蓄電池中，新插入的Li+會(huì)導(dǎo)致墊高率的大幅度提高。而需要改性的地方就是設(shè)法降低遷移離子與主骨架間的作用力，并有足夠大的通道給離子遷移。另外在充放電循環(huán)時(shí)，電子必然會(huì)辦稅著鋰離子的插入和脫出。如果材料電子不能及時(shí)地導(dǎo)入和導(dǎo)出，則鋰離子的擴(kuò)散必然被電子的躍遷所取代。富集的電子將通過(guò)極化效應(yīng)反過(guò)來(lái)限制鋰離子的插入和脫出而使得材料電化學(xué)性能惡化。因此通過(guò)引入導(dǎo)電添加劑構(gòu)造一個(gè)導(dǎo)電浸透網(wǎng)，可將電子電導(dǎo)率提高好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，增加電池電量，實(shí)現(xiàn)快速充放電[24]目前，對(duì)于Li4Ti5O12改性局限于摻雜改性，分為兩種：一是金屬元素?fù)诫s。金屬摻雜的目的主要是實(shí)現(xiàn)降低Li4Ti5O12的電極電位，提高電池可逆比容量，并且能提高材料的導(dǎo)電性，降低電阻和極化。摻雜元素包括：Mg2+、Al3+、Sr2+、Ba2+、Ag+、Zr4+、F-等及其復(fù)合摻雜。不過(guò)有研究表明在摻雜了金素元素后，會(huì)不同程度地降低了Li4Ti5O12材料的可逆比容量或循環(huán)性能。二是碳摻雜包覆。碳包覆就是將含碳添加物熱分解，從而在顆粒表面分散或包覆導(dǎo)電碳，以充當(dāng)導(dǎo)電橋的改性方法。碳源主要包括天然石墨、復(fù)合碳、乙炔黑和各種含碳多羥基有機(jī)化合物。但值得注意的是，碳密度小(08?2.1g/cm3)會(huì)降低材料的比容量，而且瓶頸效應(yīng)會(huì)阻礙Li+的遷移。第7章總結(jié)第7章總結(jié)Li4Ti5O12是性能非常優(yōu)秀的鋰電池負(fù)極材料，它的實(shí)驗(yàn)室制備方法主要有高溫固相法、水熱法以及溶膠-凝膠法。鑒于高溫固相法制備的Li4Ti5O12顆粒較大且不均勻，而溶膠-凝膠法制備Li4Ti5O12工藝成本較高，所以實(shí)驗(yàn)室中最適宜用水熱法制備Li4Ti5O12。由于Li4Ti5O12的導(dǎo)電性差等因素限制了其在實(shí)際方面的應(yīng)用，所以對(duì)Li4Ti5O12的改性存在很大的研究?jī)r(jià)值。深入了解石墨烯的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及合成方法之后，再結(jié)合Li4Ti5O12改性研究，可以判定利用石墨烯改性Li4Ti5O12。_LAJ_LA是具有可行性的。參考文獻(xiàn)［1］［9］唐定國(guó)，劉針邑.直接水熱法合成鈦酸鋰.中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）［J］，2009.12，28（4）：10.⑵鐘志強(qiáng)，岳敏.改性鈦酸鋰負(fù)極材料的合成及性能.電源技術(shù)（研究與設(shè)計(jì)）［J］，2008.2，32（2）：99.［3］［4］趙玉寶，吳兆鋒，譚雯文，等.新能源材料Li4Ti5O12的制備與應(yīng)用研究進(jìn)展.南華大學(xué)學(xué)