钛酸锂电池研究报告 - 图文

3 固相法制备钛酸锂的表征

3.1 反应物未经球磨时产物的表征

3.1.1 未经球磨产物的 XRD 图谱分析

图3.1 给出了 LiCO3与TiO2按摩尔比4:5 配比经研磨后750℃煅烧2h获得产物的XRD 图谱。由图3.1 可知：在2θ=27.446°、36.085°、41.225°、54.322°、69.088°等处存在明显 TiO2特征峰。说明产物中含有未反应完全的TiO2。图 3.1 中2θ=18.331°、35.571°、43.242°、47.352°、57.213°、62.833°及66.073°等处的特征峰为 Li4Ti5O12的特征峰。由此可见，不经过球磨的反应物煅烧 750℃还是难以得到单一相的Li4Ti5O12。

图3.1 未经球磨煅烧750℃保温2h 获得产物的XRD图

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由于750℃烧结2h 得到的产物杂相较多，形成Li4Ti5O12结晶度不好， 所以调高煅烧温度到800℃，保温时间延长到 12h，观察反应产物XRD 图谱（见图 3.2）。发现产物中仍含有 TiO2。但 TiO2特征峰强度明显减弱。由此可见，煅烧温度的升高以及保温时间的延长可以推进反应进行，但是不经过球磨的反应 物还是难以经煅烧获得单一相的 Li4Ti5O12。

图3.2 未经球磨时煅烧800℃保温12h 所得产物的XRD图

3.1.2 未经球磨产物的微观形貌分析

当反应物经研钵研磨混合后观察其微观形貌，如图3.3 所示。可以看到颗粒大小均一，没有明显的结块现象。这时的颗粒是 TiO2，Li2CO3粉体的混合物，大小在1μm左右。

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图3.3 未经球磨反应物的SEM 图

3.2 普通球磨机球磨后产物的表征 3.2.1 普通球磨时间对产物物相的影响

图3.4为用普通球磨机经不同球磨时间，800℃煅烧2h所得产物的XRD图谱。 由图3.4 可以看出，当球磨 5min 时，在2θ=18.331°、35.571°、43.242°、47.352°、57.213°、62.833°及 66.073°等处存在 Li4Ti5O12的衍射峰，峰型完整而尖锐，同时在 XRD图谱中还可以看到两个 TiO2杂相峰存在。

当球磨时间延长到 10min，Li4Ti5O12的衍射峰峰型与强度基本不变，但产物中的杂相峰变得非常微弱。

当进一步延长球磨时间到 15min，产物的峰型与球磨 10min 无明显差别。 这组XRD结果表明，利用普通球磨延长球磨时间只能减弱氧化钛杂相的峰强度，但当球磨时间延长至 10min 以上对产物物相结构组成基本没有影响，产物中均会有微弱的氧化钛杂相峰存在，所以普通球磨最佳时间可选取10min。

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图3.4 普通球磨不同时间所得产物的 XRD图

3.2.2 普通球磨煅烧温度对产物物相的影响

图3.5 为普通球磨 10min，不同温度煅烧 2h 所得产物的XRD 图谱。 当煅烧温度为700℃时，观察图发现在 2θ=18.331°、35.571°、43.242°、47.351?、57.213°、62.833°及 66.073°等处存在 Li4Ti5O12的衍射峰，峰型完整 而尖锐，但产物中还存在一些杂相。 当煅烧温度进一步升高到750℃时，Li4Ti5O12的衍射峰峰型完整，强度较高，杂相TiO2的衍射峰强度较弱，说明此时主晶相为 Li4Ti5O12。 随着煅烧温度的提高，当 800℃时，产物中 Li4Ti5O12的衍射峰进一步增强，结晶度越来越好，TiO2衍射峰比煅烧 750℃时更微弱，基本消失。说明随着煅烧温度的升高，固相反应更加完全，几乎全部转变为 Li4Ti5O12相。

这组XRD结果表明，反应物随着煅烧温度的升高固相反应更加彻底，在800℃时趋于完全。表明，最佳煅烧温度为 800℃。

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