掺溴Li4Ti5O12和复合TiO2锂离子电池阳极：同步辐射X射线及原位中子衍射研究

摘要 使用同步辐射X射线衍射数据确定Li4Ti5O12‐xBrx电极材料的相纯度并重新评估其晶体结构（其中合成化学成分为x = 0.05, 0.10, 0.20, 0.30）。最大替代量x′ = 0.12 Br，其中x′为Rietveld精修值，可以被替代到晶体结构中，并且至少有2%的金红石TiO2作为第二相形成。更高的溴浓度诱导形成第三相，可能富含溴。这些材料作为复合阳极，包含TiO2、Li4Ti5O12‐xBrx的混合物，以及第三种富溴的未知相。在x′∼0.1时，二次相的小量与Li4Ti5O12‐xBrx的组合被发现对应于电化学性能的最佳点，而二次相的大量则导致性能退化。使用在定制电池内的复合锐钛矿TiO2/Li4Ti5O12阳极进行原位中子衍射研究，以确定TiO2组分的电化学功能。相较于TiO2（1.7 V），Li4Ti5O12在较低电压（1.5 V）下被发现是电化学活跃的。这使得在复合材料的两个组分中或仅在锐钛矿TiO2相中，可以通过选择电压范围来调节锂的嵌入/提取。复合材料的使用可能促进多组分电极的开发，在这些电极中，不同的活性材料可以循环以调节功率输出.