Effect of morphology on the electrochemical properties of lithium titanate anode materials

Zhanyu Li^a, Jianling Li^a*, Yuguang Zhao^a, Kai Yang^b, Fei Gao^b

^a State Key Laboratory of Advanced Metallurgy, University of Science and Technology Beijing, No. 30 College Road, Beijing 100083, China

^b China electric power research institute, Beijing 100085, P. R. China)

* Corresponding author. Tel/ Fax: +86 10 6233 2651

Email Address: lijianling@ustb.edu.cn(J.Li)

    In recent years, Lithiumion batteries (LIBs) are popular electrochemical devices. In case of the anode, carbonaceous materials have been used as the most common commercial anode materials for LIBs. However, carbonaceous materials as anode material have a lot of problems in the safety and life. Therefore, there is an urgency to develop the LIBs with high power density, good cyclic stability and low cost. Recently, Li₄Ti₅O₁₂ (LTO) has attracted much interest due to its potential application as an anode material for high-power LIBs.[1-3]

    In this work, two different morphologies of lithium titanate were synthesized by solid-state method and liquid phase method (as shown in Fig.1). It can be seen from Fig. 1 that the SEM image of LTO was synthesized liquid phase method (Fig.1b) shows uniform spheres morphology distributed, but LTO was synthesized solid-state method (Fig.1a) shows a little agglomeration. Fig.2 shows the rate capacity of LTO samples at different rates of 0.2 C, 0.5 C, 1 C, 2 C, 5 C and 10 C. It can be seen that the rate capacity of LTO obtained by liquid phase method is better than that of LTO synthesized by solid-state method. It may be attributed to the deagglomeration and uniform LTO crystallites that were generated by liquid phase method. Therefore, different morphologies have great influence on the electrochemical performance of LTO.

Fig.1. SEM image of Li₄Ti₅O₁₂were synthesized by solid-state method (a) and liquid phase method (b)

Fig.2. Rate performances of LTO samples

Reference

 

1. Dunn B, Kamath H, Tarascon JM (2011) Electrical energy storage for the grid: a battery of choices. Science, 334: 928-935
2. Ying Y, Hao WY, Lai QY, Lu JZ, Chen YD, Ji XY (2008) A new composite material Li₄Ti₅O₁₂-SnO₂ for lithium-ion batteries. Ionics, 14:85-88
3. Zhou TP, Feng XY, Guo X, Wu WW, Cheng S, Xiang HF (2015) Solid-state synthesis and electrochemical performance of Ce-doped Li₄Ti₅O₁₂ anode materials for lithium-ion batteries. Electrochim Acta, 174:369-374

Acknowledgments

The work was financially by the science and technology project of State Grid Corporation of china (DG71-15-042).