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尖晶石型钛酸锂(spinel lithium titanate,Li4Ti5O12,LTO)因其安全性能和循环性能优异被认为是一种应用潜力巨大的动力型锂离子电池负极材料。但是该材料容易与电解液发生界面反应,导致电池胀气甚至爆炸,因此严重阻碍了 LTO的商业化。为了抑制LTO与电解液的界面反应,本文通过简便的湿化学法对LTO进行表面修饰,研究表明这些方法可以抑制LTO表面固体电极-电解液界面(solid-electrolyte interface,SEI)膜的生长,从而改善材料的倍率性能和循环性能。首先,考察了原位碳包覆钛酸锂对LTO微观结构和电化学性能的影响,碳源有酚醛树脂(phenolicresin,PR)和葡萄糖(glucose,G)。空白样品LTO由Li2CO3和TiO2混合后烧结合成;以PR为碳源的复合样品(LTO/C-PR)由Li2CO3和PR包覆的TiO2(TiO2/PR)混合后烧结制备;以G为碳源的复合样品(LTO/C-G)由Li2CO3、TiO2和G混合后烧结得到。研究表明,碳包覆层可以有效抑制电极表面SEI膜生长,而且碳层的石墨化程度越高,其对SEI膜生长的抑制效果越显著。高石墨化程度的碳膜在循环过程可以在LTO电极表面中形成致密的SEI膜,隔绝LTO与电解液的直接接触并抑制两者的界面反应。由于芳香族聚合物裂解碳的石墨化程度高于小分子葡萄糖裂解碳,LTO/C-PR样品电极-电解液界面性质较LTO/C-G更稳定,并表现出更好的倍率性能和循环性能。LTO/C-PR复合材料在5C下循环100次的容量保持率高达99.3%(136mAh g-1→135mAhg-1)。其次,为避免碳包覆复合材料存在类似碳负极的安全隐患,本文研究了零碳材料YPO4原位包覆钛酸锂对LTO微观结构和电化学性能的影响,YPO4包覆层由Y(NO3)3和NH4HPO4合成。结果表明,YPO4包覆层为无定形态,其对LTO的晶体结构没有影响,且YPO4表现为电化学惰性。当复合材料中YPO4的含量为O.5wt%,样品的倍率性能最佳。观察循环过程中的电极的SEI膜阻抗变化,发现YPO4包覆层可以抑制SEI膜的生长,从而改善材料的倍率性能和循环性能。最后,考察了氟化物LiF原位包覆钛酸锂对LTO微观结构和电化学性能的影响。研究表明,LiF包覆LTO可以提高材料的导电性,从而改善LTO的倍率性能。而且LiF没有改变LTO的晶体结构且不参加电化学反应,因此LTO的零应变特性不受影响。总之,通过简便的湿化学方法可以在LTO颗粒表面包覆一层较均匀的保护层,抑制LTO与电解液的界面反应,抑制SEI膜生长,减小界面阻抗,改善材料的倍率性能和循环性能。