【正文】 構(gòu)的特征峰與尖晶石型鈦酸鋰的標準圖譜基本一致，說明合成材料為鈦酸鋰；金屬離子摻雜不會改變材料的尖晶石型 的結(jié)構(gòu)，但當摻雜量較大時，材料中會有一定量的雜質(zhì)出現(xiàn)。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性能。摘要 鈦酸鋰因其零應變效應成為極具潛力的鋰離子電池負極材料，但因其低的理論容量阻礙了它的應用。因此，本文采用溶膠 — 凝膠法合成尖晶石型鈦酸鋰負極材料；并對其進行 Fe3+及納米金剛石摻雜改性。 采用溶膠 — 凝膠法合成尖晶石型鈦酸鋰負極材料。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。電化學測試結(jié)果表明，F(xiàn)e3+的摻雜能夠有效降低鋰離子電池負極材料的放電電壓平臺，摻雜比例為 5%時電化學性能較好。 關(guān)鍵字：鋰離子電池；負極材料； 鈦酸鋰；摻雜改性 Abstract Lithium titanate as its zero strain effects bee highly promising anode material for lithiumion batteries, but because of the low theoretical capacity hindered its application. Therefore, this sol gel synthesis of lithium titanate spinel anode material。 through cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance (EIS) and electrochemical properties of the chargedischarge test analysis lithium titanate anode materials. Sol gel synthesis of lithium titanate spinel anode material. XRD results showed the characteristic peaks of the lithium titanate spinel crystal structure standard pattern consistent with the material, to illustrate the synthesis of lithium titanate material。 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 。 Doping 。因此國內(nèi)外的學者們紛紛對鋰電池電極材料的合成與性能進行研究，是電池材料領域的一個研究熱點[1]。鈦酸鋰的低電導率、高倍率時低可逆容量問題是制約這種鋰離子電池負極材料商業(yè)化的瓶頸性難題之一。但 Li4Ti5O12 材料在大電流下容量衰減快、電導率差。 Jiang 等用固相法合成了 Li4Ti5O12。熔鹽法可得到均勻的流動相前驅(qū)體，使原料在液態(tài)環(huán)境下混合完全，抑制顆粒聚集成塊，制備高結(jié)晶度的 Li4Ti5O12 材料。因此，針對 Li4Ti5O12 材料，不僅需要繼續(xù)探索高容量的Li4Ti5O12 類材料，還需要通過控制其形貌、結(jié)構(gòu)、組成等來提高電化學性能和安全性能。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）。當電池充電時， Li﹢從正極化合物中脫出并嵌入負極晶格，正極處于貧鋰狀態(tài)；放電時， Li﹢從負極化合物中脫出并嵌入正極晶格，正極處于富鋰狀態(tài)。能 夠可逆地嵌入脫出鋰離子的負極材料應該具備以下特點： ( 1 ) 在鋰離子的嵌入反應中自由能變化小，有較大的可逆吉布斯能，這樣可以減小由于極化作用造成的能量損耗，同時可以保證具有較高的電化學容量； ( 2 )在嵌入 /脫出過程中，高度可逆，而且主體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化或者變化很小，保證電池良好的循環(huán)性能； ( 3 )鋰離子在主體材料中具有較大的擴散系數(shù)，以便于快速充放電；具有良好的電子電導率（σ e)和離子電導率 (σ Li﹢ )，這樣可以減小極化作用，同時是未來能夠進行大電流充放電； ( 4 )在 整個電壓范圍內(nèi)，熱力學上穩(wěn)定，同時具有良好的化學穩(wěn)定性，不與電解質(zhì)發(fā)生反應； ( 5 )氧化還原電位隨鋰離子含量的變化盡可能的小，使得電池電壓不發(fā)生顯著變化，能夠保持比較平穩(wěn)的充電和放電，便于廣泛應用； ( 6 )對于實用性，主體材料應該價格便宜、來源較廣泛、對環(huán)境沒有污染等。屬于 AB2X4 系列，具有缺陷的尖晶石結(jié)構(gòu)，是固溶體 Li1+xTi2xO4（ 0≦ X≦ 1/3)體系中的一員，是立方體結(jié)構(gòu)， 空間群為 Fd3m ,具有鋰離子的三維擴散通道。 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。但是，鈦酸鋰也有不足的地方，比如高電位帶來電池的低電壓、導電性差（固有電導率為 109S/cm） ,大電流放電易產(chǎn)生較大的極化作用等，從而限制了它的商品化應用。這種解釋得到了較普遍的認同，認為充放電平臺的出現(xiàn)是存在兩相轉(zhuǎn)變的特征，當兩相間的轉(zhuǎn)變 基本完成時，其電位變會發(fā)生快速下降或上升的突躍。 Li4Ti5O12 的摻雜改性 Li4Ti5O12 具有可供鋰離子快速運動的三維通道，并且具有較寬電位平臺、較長的循環(huán)壽命、表面不會形成鈍化膜、成本低等優(yōu)良性能，是非常理想的活性材料。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。 Li4Ti5O12 的電子導電性很差，屬于典型的絕緣體（室溫下電導率僅僅為 1013S/cm),在電化學反應過程中必然會引起極大的極化作用，甚至產(chǎn)生大量的熱量，對電極的性能非常不利。 Li4Ti5O12 的化學摻雜改性包含兩種：碳摻雜、包覆改性和金屬摻雜改性。添加的碳在燒結(jié)過程中將起到三方面的作用：①作為