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一種核殼結構的LiTi₂（PO₄）₃/C負極材料的制備混合方案

鑒于采用水溶液電解質，水系鋰離子電池具有高安全性、低成本和環(huán)境友好等優(yōu)點，已表明是非常有應用場景的新一代儲能電池。然而，開發(fā)具有適宜電極電位和高穩(wěn)定性水系鋰離子電池負極材料成為該類電池廣泛推廣應用的難點。

基于以上考慮，本研究采用了一種簡易的兩步法工藝（固相反應和聚多巴胺包覆）成功制備了一種高倍率性能、高穩(wěn)定性的具有核殼結構的LiTi₂(PO₄)₃/C負極材料。如（圖1）所示，首選將納米-TiO₂、Li₂CO₃、NH₄H₂PO₄前驅體粉體和~5%的葡萄糖（全方位行星球磨機+高純瑪瑙球磨罐+瑪瑙球）球磨混合（公轉轉速220轉/分，混合1.5h）均勻后經惰性氣氛下900℃煅燒12h（見圖一）,

形成~200nm結晶性良好的LiTi₂(PO₄)₃晶體顆粒；然后，將制備好的LiTi₂(PO₄)₃顆粒均勻分散在具有弱堿性的多巴胺（DA）溶液中，均勻攪拌24h，使多巴胺生成聚多巴胺，利用聚多巴胺(PDA)的粘附效應，不僅使一些LiTi₂(PO₄)₃顆粒團聚在一起，而卻在團聚表面均勻包覆一層粘附層；最后，將聚多巴胺包覆后的LiTi₂(PO₄)₃在惰性氣氛下800℃煅燒4h，得到表面包覆了一層均勻的碳層的LiTi₂(PO₄)₃/C負極材料，如圖1b所示。該碳層不僅提高了其結構的穩(wěn)定性。所以，LiTi₂(PO₄)₃/C負極在1C下的放電比容量約為120mAh g^-1,循環(huán)200次之后的容量保持率高達86%；并且隨充放電電流從0.5C增至10C，LiTi₂(PO₄)₃/C負極的放電比容量僅衰減了17mAh g^-1。以上數(shù)據(jù)充分表明，本研究所制備的LiTi₂(PO₄)₃/C負極具有高倍率性能和高循環(huán)穩(wěn)定性，有望作為負極材料推廣應用于新一代的水系鋰離子電池。

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