文 献 综 述

F掺杂对Li₂FeTiO₄材料电化学性能的影响

1. 引言

随着社会不断进步，人们对能源的需求也越来越多，开发和利用绿色环保新能源是时代发展的需求。电池，作为一种能量储存和转化装置，具有能量转化效率高，无噪声污染，方便携带等优点，因此受到人们的青睐。可充电锂离子电池由于其高能量密度，高功率密度，低成本，稳定性能好，循环寿命长以及安全性好等优点，成为非常具有吸引力的能量存储装置之一。而正极材料在锂离子电池产品得组成成分中占据最重要的地位，正极材料的优劣直接决定了锂离子电池产品的性能指标。

高性能Li离子电池的开发不仅对电动汽车领域的发展非常重要，而且对风能、太阳能等清洁能源的有效储存利用也意义重大。自上世纪90年代初商品化的Li离子电池问世以来，锂离子电池已广泛应用在移动电话、笔记本电脑等小型移动设备的电源中。但是有限的容量和放电电流限制了其在电动汽车电池等高容量、大电流方面的应用。正极材料作为Li离子电池的重要组成部件，对电池的性能起着决定性的作用。现有的Li离子宿主正极材料在一定程度上很难满足高功率、高容量方面应用的要求，迫切需要研发高容量、大电流充放电的Li离子宿主正极材料。

1、Li₂MTiO₄材料电化学性能

近年来，新型阳离子无序岩石结构的化合物Li₂MTiO₄(M＝Mn、Fe、Co、Ni)，由于其高的理论容量和良好的循环稳定性而引起了人们的关注)。其中Li₂FeTiO₄由于原料丰富、价格低廉、对环境友好成为很有应用前景的正极材料。2003年，J.Gopalakrishnan等在文章《Li₂MTiO₄(M＝Mn,Fe,Co,Ni):New cation-disordered rocksalt oxides exhibiting oxidative deintercalation of lithium.Synthesis of an ordered Li₂NiTiO₄.》中就涉及到了Li₂FeTiO₄正极材料。另外，罗绍华等人在专利中(CN102694162A和CN103227320A)也涉及到Li₂FeTiO₄材料的电化学性能及其制备方法，然而已有的电化学性能尤其是倍率性能仍旧不能满足大功率电池的应用。

Li₂FeTiO₄材料电化学性能尤其是倍率性能差。这里提供了一种具有良好电化学活性的以石墨烯为载体的Li₂FeTiO₄-G复合正极材料，同时另一目的是提供了上述Li₂FeTiO₄-G复合正极材料制备方法。

技术方案为：一种以石墨烯为载体的Li₂FeTiO₄-G复合正极材料，其特征在于：以氧化石墨烯为模板，含Li、含Ti和含Fe的化合物为原料，通过溶胶-凝胶法制备得到，制得的复合正极材料的结构特征是Li₂FeTiO₄材料以颗粒状嵌入在石墨烯片层网络结构中，其中石墨烯是由原料氧化石墨烯在制备过程中分解而成；其中氧化石墨烯的加入质量占Li₂FeTiO₄质量的5％-20％。