锂离子电池开题报告

武汉理工大学本科论文(设计)开幕报告目的：锂离子电池正极材料锂二氧化锰的掺杂改性材料科学与工程研究所，研究所和系专业无机非金属材料科学与工程10级学生姓名：马娟27号学校郝华指导员1.研究背景锂离子电池是20世纪70年代以后发展起来的一种新型储能电池。锂离子电池因其高能量、长寿命、低能耗、无污染、无记忆效应、自放电小、内阻小、性价比高、污染小等优点，在逐步应用中显示出巨大优势，并广泛应用于手机、笔记本电脑、相机、数码相机、电动汽车、储能、航空航天等领域。特别是新能源汽车的开发和应用需要高比能量的锂离子电池，而传统的阴极材料不能满足能量密度的需求。因此，开发新型高比容量锂离子电池正极材料迫在眉睫。高比容量、环保和低价格将是锂离子电池的基本要素。正极材料作为整个电池的重要组成部分，直接影响电池的性能和制造成本。近年来，锂离子电池电极材料的研发受到了社会的广泛关注，其中正极材料的研究对锂离子电池的研发具有重要价值。目前使用的主要正极材料是二氧化锂、二氧化锂0.9co 0.10 o 2。由于钴的价格比锰高近40倍，如果用资源丰富、价格低廉、环境污染小的锰作为正极材料来替代目前的钴，将会带来巨大的经济效益。层状Li2Mn03基阴极材料因其理论容量高、环境友好和原材料成本低等优点而受到广泛关注。然而，这种材料体系的低导电性限制了它的进一步应用。阴极材料的制备方法很多，溶胶-凝胶法因其独特的优势而备受关注。溶胶-凝胶法已广泛应用于配位化合物、纳米材料和金属簇的合成。在一般的合成方法中，采用两种或两种以上的络合剂，并采用柠檬酸这一复杂的低分子基团，该物质对人体无害，减少了有机物的消耗和环境污染，同时具有溶胶-凝胶法合成材料的优点。2.文献评论国内外对锂离子电池的研究由来已久。锂离子电池也被广泛使用。主要的正极材料是Li2CoO2。锂锰氧化物的主要问题是容量衰减。大多数研究工作倾向于在层状尖晶石Li2Mn03中加入其他杂质离子，如钴、镍、铁和镁，以形成LiMn2- xMxO4(分子式中为M:钴、镍、铁和镁)，从而减缓容量衰减。虽然这可以改善其循环特性，但会导致容量降低。在正常充电范围内(2.0 4.4V)，Li2Mn03是电化学惰性的。酸处理后，测试了Li2Mn03的电化学性能。发现酸化后的Li2Mn03由Li2Mn03相和尖晶石结构相组成，具有一定的电化学活性。最近的研究还发现，当电压增加到4.8V时，Li2Mn03也具有电化学性质。目前的研究主要集中在由Li2Mn03和层状材料LiM02形成的固溶体材料上。Li2Mn03与其他层状氧化物材料复合，所得复合材料在充至4.8V高电压时，初始放电比容量大于300AH/g，显示出Li2Mn03基阳极材料良好的发展前景。3.目的和意义Li2Mn03基负极材料具有优异的电化学性能，是未来有望满足锂离子电池发展的负极材料之一。这种材料导电率低的缺点限制了它的发展。减小材料的粒径是提高正极材料倍率性能的有效途径。然而，对纳米尺度Li2Mn03基阳极材料的研究很少。合成方法和反应条件对t的结构和性能有很大影响胶凝燃烧法又称低温燃烧合成法。可溶性金属盐(主要是硝酸盐)和燃料(如尿素、柠檬酸等。)溶解在水中，并在材料合成过程中加热至燃烧，以合成氧化物或氧化物粉末。该方法基于氧化还原原理，以硝酸盐(硝酸根离子)为氧化剂，燃料为还原剂。在合成过程中，凝胶的形式使阳离子在原子水平上均匀混合，易于合成多组分纳米尺度氧化物分裂物。凝胶燃烧法已用于其他材料的制备，但关于Li2Mn03基阳极材料的制备报道很少。通过对合成材料测试结果的分析，得到了优化的制备条件，得到了尺寸较小、电化学性能较好的Li2Mn03基材料。以硝酸盐为原料，柠檬酸为燃料，采用凝胶燃烧法合成了纳米级纯相Li2Mn03。通过改变掺杂剂含量、合成温度和保温时间，研究了这些因素对产物结构和形貌的影响。将合成的掺氟铋锂二氧化锰作为锂离子电池的正极材料组装成电池，并对其电化学性能进行测试，找出掺氟掺杂后锂离子电池正极材料锂二氧化锰的最佳合成条件以及氟铋的最佳掺杂量。合成了li2mo 3-xFx和Li2Mn1-yBiyO3阴极材料，并对其晶体和微观结构进行了表征。测试了电池的电化学性能，分析了结构与性能的关系。4.2计时第1-3周：查阅相关文件和资料，明确研究内容，确定方案，完成开题报告；第4-8周：用柠檬酸盐法合成锂离子电池正极材料Li2MnO3。通过改变掺杂剂含量、合成温度和保温时间，研究了这些因素对产物结构和形貌的影响。第9-13周：将合成的掺有氟和铋的锂二氧化锰作为锂离子电池正极材料组装到电池中，测试其电化学性能，找出氟掺杂后锂二氧化锰作为锂离子电池正极材料的最佳合成条件以及氟和铋的最佳掺杂量；第14-15周：完成并修改毕业论文；第16周：准备论文答辩。5篇参考文献1弗朗西斯阿马拉杰。“非活性”Li2MnO3的电化学行为研究。电化学学报，2012，78 : 32392郑建明，吴晓标，引用该论文刘建平，刘建平，刘建平.电化学学报，2013，105: 200208李超、范彦良。2Bi3掺杂尖晶石锰酸锂的合成与性能。新化学材料，2006，34 (9): 8 114吴玉平。锂离子电池在实践中的应用M。北京：化学工业出版社，2012。廖春发，郭守玉，陈辉煌。2锂离子电池正极材料制备的研究现状。江西有色金属，2003，17 (2) :34-38。郑，刘，曲宣辉。6锂离子电池负极材料的研究现状。稀有金属和硬质合金，2005，33 (3): 42-46。吴玉平。锂离子二次电池。化学工业出版社，2002。2，徐，等.纳米结构Li2MnO3电极材料的合成及电化学表征J.中国有色金属学会学报，2005，15 (1): 441-445。姚澜。2锂离子二氧化锂基正极材料的制备及改性研究J.2012 .10王琦。锂离子模拟电池组装手册，。锂离子信息，2010，31。刘金莲。固态法合成尖晶石锰酸锂及其改性. 2012。12曾广明，陈伟立。一种简单、低成本的锂离子电池充电器J。电源杂志，2009，191: 633-635。郭炳坤，徐辉，王先友，等.锂离子电池M。中南大学出版社，