【正文】 致謝 本論文是在我的導(dǎo)師王秋芬副教授的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的。所以在對 Li4Ti5O12 進行摻雜 Fe3+改性時， Fe3+的含量不適宜過高，否則可能會達不到摻雜改性的目的。由圖可以得出，隨著 Fe3+添加量的增加，材料電荷轉(zhuǎn)移阻抗減小，擔(dān)當(dāng)摻雜比為 5%時， Fe3+添加量的增加，材料電荷轉(zhuǎn)移阻抗反而增大，這也預(yù)示了其較差的充放電性能。電化學(xué)阻抗圖譜中沒有出現(xiàn)第二個圓弧，表明電極表面沒有鈍化膜生成。②產(chǎn)物的主要衍射峰的 2θ分別為 176。通過循環(huán)伏安測試，能夠較快的觀測較寬的電勢范圍內(nèi)發(fā)生的電極過程，進而測試分析物質(zhì)的電化學(xué)活性、測量物質(zhì)的氧化還原電位、考察電化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)機理與是否可逆，以及反映的可逆程度，為電極材料的研究提供豐富有效的信息。 它也是固體物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的重要工具，基本原理是用波長為λ的 X 射線照射到試樣上面，在不同的角度出現(xiàn)一系列不同強度的衍射峰，通過分析峰的位置、強度和形狀，從而得出試樣的相組成、晶格常數(shù)、結(jié)晶度和顆粒尺寸，進而可以分析材料的電化學(xué)性能的 本質(zhì)。 正極的制備 將制備出的 Li4Ti5O12 材料粉末，與乙炔黑導(dǎo)電劑、聚四氟乙烯粘結(jié)劑（ PTFE）按 80: 10： 10 質(zhì)量比混合后，磁力攪拌均勻，用推模器在銅箔上涂成薄膜，在電熱鼓風(fēng)干燥箱中干燥，沖成直徑約為8mm 的小圓片，用粉末壓片機壓使其更加均勻細密，作為實驗用電池的正極。為了改善 Li4Ti5O12 材料固有電導(dǎo)率低的弊端，提高 Li4Ti5O12 的導(dǎo)電性，改善所要制備的材料的大電流放電性能，提高可逆容量，對其進行摻雜改性研究：采用 Fe3+離子摻雜和納 米金剛石摻雜，并且對金屬離子和納米金剛石的最佳摻雜量進行了討論。鋰離子電池對隔膜的要求是化學(xué)、電化學(xué)穩(wěn)定性和離子導(dǎo)電率好。對 Li4Ti5O12 進行金屬摻雜的主要目的有兩個：一是為了降低它的電極電位，提高電池能量密度；二是提高材料的導(dǎo)電性，降低電阻和極化作用。為了使電極過程能夠快速高速地進行，電極必須具有良好的電子和離子傳輸能力。 Li＋嵌入和脫嵌對材料的結(jié)構(gòu)幾乎沒有影響，被稱為“零應(yīng)變”電極材料，具有優(yōu)良的循環(huán)性能、平穩(wěn)的放電電壓、較高的嵌鋰電位、不易引起金屬鋰析出，能夠在大多數(shù)液體電解質(zhì)的穩(wěn)定電壓區(qū)間使用、庫倫效率較高（接近100%）、鋰離子擴散系數(shù)比普通碳負極材料高一個數(shù)量級（為 2 10﹣ 8cm2/s）、同時具有廣泛的材料來源、清潔環(huán)保等優(yōu)良特性，具備了下一代鋰離子電池必需的充放電次數(shù)更 多、充電過程更快、更安全的特性。其結(jié)構(gòu)簡圖以方形和圓柱形的鋰離子電池為例見下圖（圖 11）。但 Li4Ti5O12 材料在大電流下容量衰減快、電導(dǎo)率差。 EIS Li4Ti5O12 results show that the surface does not form a passivation film, which was used as anode material of lithium than carbon anode materials safer. Using the same method on Fe3+doped lithium titanate. The electrochemical test results show, Fe3+ doping can effectively reduce the lithiumion battery cathode material discharge voltage platform, the doping ratio of 5% electrochemical performance better. When further lithium titanate doped nanocrystalline diamond, nano diamond doped amount of 6g/L, electrochemical performance is relatively good. Keywords: Lithiumion battery 。充放電測試結(jié)果表明，得到的前驅(qū)體在 900℃條件下保溫 20h得到的材料電化學(xué)性能最好； EIS 結(jié)果表明 Li4Ti5O12 表面不會形成鈍化膜，將其作為鋰電池的負極材料比碳負極材料更安全。采用 XRD、 SEM 分析材料的晶體結(jié)構(gòu)和表面形貌；通過循環(huán)伏安（ CV）、交流阻抗（ EIS）和充放電測試分析鈦酸鋰基負極材料的電化學(xué)性能。 and its Fe3+ and nanodoped diamond. By XRD, SEM surface morphology and crystal structure analysis of materials。 隨著電動汽車以及航空航天電子設(shè)備的發(fā)展，對鋰離子電池比容量和循環(huán)性能的要求越來越高，從而推動了新型鋰離子電池負極材料的開發(fā)和研制。 總之，鈦酸鋰的電化學(xué)性能得到了很大程度的改善，但是鈦酸鋰材料還存在著離子和電子電導(dǎo)率和容量較低，在大電流充放電 條件下倍率性能較差的問題 [14,15]，無法滿足大容量、高倍率的動力汽車的要求。 鈦酸鋰基負極材料 Li4Ti5O12 是一種金屬鋰和低電位過渡金屬鈦的復(fù)合氧化物。 另一種解釋則基于α、β兩相的共存和互變，認(rèn)為充放電平臺的出現(xiàn)是因為鋰離子的嵌入導(dǎo)致貧鋰α相和富鋰β相的共存 [1 18]。碳摻雜，即將碳粉以一定的比例與原料進行均勻混合后進行高溫焙燒；碳包覆就是含碳添加物受熱分解，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。常用的有機溶劑有碳酸乙烯酯（ EC）、碳酸丙烯酯（ PC）、乙二醇二甲醚（ DNE）、碳酸二甲酯（ DMC）等。 隔膜具有以下特點： （ 1）高的機械強度和致密性，能夠有效的阻隔兩個電極，阻止活性物質(zhì)遷移和電極毛刺刺破，避免引起電子導(dǎo)通，使電容內(nèi)部短路和自放電； （ 2）能夠使兩極之間進行離子交換，進行電荷富集，從而形成電源電動勢； （ 3）極低的面電阻，以免大電流放電使引起電容器發(fā)熱和輸出電壓的下降； （ 4）極佳的高低溫、物理和化學(xué)穩(wěn)定性，循環(huán)壽命內(nèi)，保持膜的性能不變； （ 5）有良好的電解液吸附速率和存儲能力。 Fe3+摻雜鈦酸鋰基化合物的制備：以 LiNO四氯化鈦、 FeCl3為原料，按 Fe3+的摻雜比為 1%、 5%、 10%、 15%，按照上述過程制備出摻雜樣品，備用。 電池的組裝 電池的組裝在干燥的氬氣手套箱內(nèi)進行，將彈簧片、墊片、正極極片、隔膜、金屬鋰片按順序依次放入上殼體，加入電解液，蓋上下殼體，用封口機壓合，從手套箱中取出，精置 10h— 12h 后用于電池的性能測試。 恒流充放電測試 恒流充放電測試是研究電極活性材料性能的一種基本方法，通過恒流充放電測試，可以揭示電極材料的平衡電位、電化學(xué)穩(wěn)定性、相轉(zhuǎn)化特征、容量和循環(huán)壽命等一系列的性能，是一種最常見、最簡單方便的電極性能研究方法。 實驗結(jié)果與分析 材料的表征 樣品的 SEM 分析 從圖 ，最佳條件下合成的樣品晶粒形貌比較規(guī)則，粒徑分布比較均勻，但是存在一定程度的團聚現(xiàn)象，分散性還有待提高和完善。 材料的電化學(xué)性能測試 交流阻抗分析 圖 為焙燒不同時間得到的鈦酸鋰粉末的電化學(xué)阻抗圖譜，各種電化學(xué)阻抗圖譜都是由一個圓弧和一條直線組成。 Fe3+摻雜 Li4Ti5O12 改性 交流阻抗分析 圖