钛酸锂复合负极薄膜的制备、性质及作用机理

Composite Li4Ti5O12/Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3/Ag thin film will be prepared by spray technique. The composition, structure, specific capacity, resistance, cyclic voltammetry, cycling behavior and ionic conducting performance of the films will be studied by modern analysis and measuring techniques. The relationship between the composition, structure,electronical, electrochemical properties and related mechanism of the films will be also investigated. The results of the research can be employed as guide for the thin film that consisting both the electronic and ionic conductors,and will be helpful to the research and development of thin-film lithium-ion battery.

从降低薄膜电极电阻这一影响薄膜锂离子电池电化学性能的关键因素出发，采用喷雾热解法制备同时分散电子和离子导体的Li4Ti5O12/Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3/Ag复合负极薄膜，通过现代检测技术和方法分析薄膜的组成及结构，研究薄膜的容量、电阻、循环伏安、循环寿命及离子传输特性等电化学性能，揭示复合薄膜制备过程中相关因素对薄膜组成、结构、电学及电化学性质的影响规律，探明组成、结构、电学及电化学性质之间的内在关联及作用机制以及锂离子在复合薄膜中的迁移机理，实现复合薄膜的优化设计，形成对分散电子和离子导电剂的低阻复合电极薄膜研究具有指导作用的实验和理论成果。

基于电极薄膜具有一定厚度以确保薄膜电池容量的同时，又确保薄膜电池内阻较小，是薄膜锂离子电池研究取得进展关键的现实，提出在Li4Ti5O12薄膜和粉末中同时分散电子和锂离子导体的Li4Ti5O12复合薄膜和复合粉末解决思路。 . 研究了热处理、掺银、掺碳及固体电解质掺入量等相关因素对复合薄膜及复合粉末结构的影响规律，探究了这些因素与复合材料组成、结构之间的内在关联。研究了相关制备条件和因素对复合薄膜及复合粉末电子电导率、离子电导率、容量、循环性能等电学、电化学性质的影响规律，研究了制备条件、组成、结构、电学及电化学性能之间的内在关联和作用机制。 . 通过四年的研究，掌握了热解、热处理、掺银量、掺碳量及固体电解质比例等因素对复合薄膜及复合粉末组成、结构、形貌、电学及电化学性能的影响规律，探明了复合薄膜及复合粉末制备条件与组成、结构之间的内在关联，揭示了相关物化性质对复合薄膜及复合粉末比容量、循环性能、电子及离子电导率的影响规律及构效关系，组成、结构、电学及电化学性能之间的内在关系及作用机制。. 本项目的完成，有助于从制备源头掺入电子导体和离子导体的正负极复合薄膜和复合粉末的研究，本项目的研究结果对同时分散电子和离子导体的低阻复合薄膜和复合粉末电极材料的制备和研究具有实践指导和理论借鉴作用，有利于促进锂离子薄膜电池的进一步研究和商业化应用。