Formation of Nanostructured Li4Ti5O12-Based Composites upon Hydrothermal Treatment of Their Components

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Nanostructured Li4Ti5O12-based composites in the form of microspheres consisting of randomly packed prism-like particles have been prepared via hydrothermal treatment of TiO2 xerogel in aqueous LiOH solutions, followed by calcination of the reaction products at t ≥ 550°C. The phase composition of the hydrothermally prepared spherical particles has been shown to correspond to α-Li2TiO3. According to elemental analysis data, the titanium and oxygen were nonuniformly distributed over the microspheres. Sequential calcination of the microspheres at t ≤ 750°C led first to the α-Li2TiO3 → β-Li2TiO3 phase transformation and then to the formation of nanostructured Li4Ti5O12 spinel or spinel-based composites (Li4Ti5O12/TiO2 and Li4Ti5O12/β-Li2TiO3). The Li4Ti5O12 microspheres calcined at 750°C consisted of not only the major crystalline phase but also X-ray amorphous TiO2 (anatase) and β-Li2TiO3 as impurity phases, which could not be detected by X-ray diffraction.

作者简介

T. Zima

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State Technical University

Email: zima@solid.nsc.ru
630128, Novosibirsk, Russia; 630073, Novosibirsk, Russia

A. Ukhina

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: kurmaschov@gmail.com
Russian, 630090, Novosibirsk

N. Uvarov

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry SB RAS; Novosibirsk State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: YuliaM@solid.nsc.ru
俄罗斯联邦, Novosibirsk; Novosibirsk

参考

  1. Yan H., Zhang D., Qilu, Duo X., Sheng X. A Review of Spinel Lithium Titanate (Li4Ti5O12) as Electrode Material for Advanced Energy Storage Devices // Ceram. Int. 2021. V. 47. P. 5870–5895.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.11.002
  2. Wang H., Wang L., Lin J., Yang J., Wu F., Li L., Chen R. Structural and Electrochemical Characteristics of Hierarchical Li4Ti5O12 as High-Rate Anode Material for Lithium-Ion Batteries // Electrochim. Acta. 2021. V. 368. P. 137470. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.137470
  3. Zhang Q., Verde M.G., Seo J.K., Li X., Meng Y.S. Structural and Electrochemical Properties of Gd-Doped Li4Ti5O12 as Anode Material with Improved Rate Capability for Lithium-Ion Batteries // J. Power Sources. 2015. V. 280. P. 355–362.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2015.01.124
  4. Wu Z.L., Xu G.B., Wei X.L., Yang W. Highly-Crystalline Lanthanide Doped and Carbon Encapsulated Li4Ti5O12 Nanosheets as an Anode Material for Sodium Ion Batteries with Superior Electrochemical Performance // Electrochim. Acta. 2016. V. 207. P. 275–283. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.04.136
  5. Li Y., Gao H., Yang W. Enhancements of the Structures and Electrochemical Performances of Li4Ti5O12 Electrodes by Doping with Non-Metallic Elements // Electrochim. Acta. 2022. V. 409. P. 139993.https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.139993
  6. Ye Z., Zhong F., Chen Y., Zou Z., Jiang C. Unique CNTs-Chained Li4Ti5O12 Nanoparticles as Excellent High Rate Anode Materials for Li-Ion Capacitors // Ceram. Int. 2022. V. 48. P. 20237–20244.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.03.303
  7. Lim J., Choi E., Mathew V., Kim D., Ahn D., Gim J., Kang S.H., Kim J. Enhanced High-Rate Performance of Li4Ti5O12 Nanoparticles for Rechargeable Li-Ion Batteries // J. Electrochem. Soc. 2011. V. 158. № 3. P. A275–A280. https://doi.org/10.1149/1.3527983
  8. Zhang H., Yun Zhang H., Huang L., Zhou Z., Wang J., Liu H., Wu H. Hierarchical Carambola-Like Li4Ti5O12-TiO2 Composites as Advanced Anode Materials for Lithium-Ion Batteries // Electrochim. Acta. 2016. V. 195. P. 124-133.https://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.02.092
  9. Zhu K., Gao H., Hu G., Liu M., Wang H. Scalable Synthesis of Hierarchical Hollow Li4Ti5O12 Microspheres Assembled by Zigzag-Like Nanosheets for High Rate Lithium-Ion Batteries // J. Power Sources. 2017. V. 340. P. 263–272.https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.11.074
  10. Xing L.-L., Huang K.-J., Sheng-Xi Cao S.-X., Pang H. Chestnut Shell-Like Li4Ti5O12 Hollow Spheres for High-Performance Aqueous Asymmetric Supercapacitors // Chem. Eng. J. 2018. V. 332. P. 253–259. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.09.084
  11. Qin W., Liu H., An J., Wen X. Enhanced Li-Ion Battery Performance of TiO2 Nanoparticle-Loaded Li4Ti5O12 Nanosheet Anode Using Carbon Coated Copper as Current Collector // J. Power Sources. 2020. V. 479. P. 229090. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.229090
  12. Kim J.-G., Shi D., Park M.-S., Jeong G., Heo Y.-U., Seo M., Kim Y.-J., Kim J.H., Dou S.X. Controlled Ag-Driven Superior Rate-Capability of Li4Ti5O12 Anodes for Lithium Rechargeable Batteries // Nano Res. 2013. V. 6. P. 365–372.https://doi.org/10.1007/s12274-013-0313-y
  13. Wang Y., Zhou A., Dai X., Feng L., Li J., Li J. Solid-State Synthesis of Submicron-Sized Li4Ti5O12/Li2TiO3 Composites with Rich Grain Boundaries for Lithium Ion Batteries // J. Power Sources. 2014. V. 266. P. 114–120. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2014.05.002
  14. Yan B.-L., Wang J., Jun D., Song Q.-S., Mu W.-N., Yang T., Mao X.-H., Meng W.-W. Improved Electrochemical Performance for Lithium-Ion Dissolving Synthesis of Nanocomposite with Prominent Specific Surface Area // Electrochim. Acta. 2022. V. 403. P. 139625. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.139625
  15. Zhang E., Zhang H. Hydrothermal Synthesis of -Li4Ti5O12-TiO2 Composites and Li4Ti5O12 and Their Applications in Lithium-Ion Batteries // Ceram. Int. 2019. V. 45. P. 7419–7426.https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.01.030
  16. Kozlova A., Uvarov N., Sharafutdinov M., Gerasimov E., Mateyshina Y. In Situ Study of Solid-State Synthesis of Li4Ti5O12–Li2TiO3 and Li4Ti5O12–TiO2 Composites // J. Solid State Chem. 2022. V. 313. P. 123302. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2022.123302
  17. Kozlova A., Uvarov N., Ulihin A. Transport and Electrochemical Properties of Li4Ti5O12-Li2TiO3 and Li4Ti5O12-TiO2 Composites // Materials. 2022. V. 15. P. 6079. https://doi.org/10.3390/ma15176079
  18. Mukai K., Kato Y., Nakano H. Understanding the Zero-Strain Lithium Insertion Scheme of Li[Li1/3Ti5/3]O4: Structural Changes at Atomic Scale Clarified by Raman Spectroscopy // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 2992−2999. https://doi.org/10.1021/jp412196v

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2.

下载 (206KB)
索引源数据
3.

下载 (103KB)
索引源数据
4.

下载 (118KB)
索引源数据
5.

下载 (1MB)
索引源数据
6.

下载 (1MB)
索引源数据

版权所有 © Т.М. Зима, А.В. Ухина, Н.Ф. Уваров, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».