Li2MnO3基锂离子电池正极材料结构与性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

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。现在的手机，笔记本电脑等众多数码产品的化学电源中，以锂离子电池为化学电源已经完全占据了主导地位，与其它可以进行充放电循环使用的二次电池相比，锂离子电池的主要优点在于其工作电压平台高，比能量密度大，比功率密度大，自放电率低，循环寿命长，不存在记忆效应等。在广阔的电动工具领域（电动自行车、混合电动车和纯电动车等），锂离子电池将会占据越来越大的市场。可以相信未来化学电源市场将持续保持着对锂离子电池的巨大需求。

正极材料的开发是高能锂离子电池的关键技术之一，目前使用的正极材料主要有licoo2、linio2、lifepo4、limn2o4等，但是这些正极材料都存在有自身的缺点。由于钴原料的稀有，使得licoo2的成本较高，但是将资源丰富、价格便宜、对环境污染小的锰用于正极材料取代钴，将会带来很大的经济效益。linio2较之有价格优势，对环境也没有污染，但是由于镍活性大，导致制备条件非常苛刻。lifepo4、limn2o4虽然原料便宜，但低的理论比容量限制了电池能量密度的进一步突破。

富锂li2mno3基正极材料是一类新型的正极材料体系，以其理论容量高，环境友好以及原料价格便宜等优势得到广泛关注。然而，纯li2mno3正极材料实际比容量低，且循环性能及倍率性能差制约了其进一步的发展及应用。通过设计富锂正极材料xli2mno3·(1-x)limo2（mn，co等），其实际比容量在2.0-4.7v之间可达250mah/g以上，同时一定程度上可以解决材料的循环性能和倍率性能等问题。但是xli2mno3·(1-x)limo2基正极材料存在循环过程中脱氧过程，从而诱发材料发生相变使得其放电平台随循环不断下降，因此导致电池的能量密度随循环不断降低。研究发现，通过表面包覆，如al2o3，alf3，tio2，li-ni-po4，氧化锰，al(oh)3等，一定程度上改善了富锂正极材料循环过程中的电压衰减问题，但是其工艺手段较为复杂且效果有限。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容和目标

本实验的目的是利用共沉淀法制备目标产物富锂正极材料xli2mno3·(1-x)limo2。在制备过程中，利用用la进行mn位掺杂，探究掺杂后对正极材料的结构，形貌及电化学性能的影响；探究镍锰元素组分变化对正极材料的结构，形貌及电化学性能的影响，从而确定性能最佳的富锂正极材料1/3li2mno3·2/3li[niymn1-y]o2组分。

2.2技术方案

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，制备正极材xli2mno3-(1-x)li[niymn1-y]o2，制备浆料并组装成电池。

第8－12周：采用xrd、sem、eis、电化学性能测试等测试手段对相应的材料和电池进行物相、显微结构、电化学性能测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]kimj.s.,johnsonc.s.,vaugheyj.t.,etal.electrochemicalandstructuralpropertiesofxli2m'o3·(1x)limn0.5ni0.5o2electrodesforlithiumbatteries(m'=ti,mn,zr;0≤x≤0.3)[j].chemistryofmaterials,2004,16(16):1996-2006

[2]leee.s.,huqa.,changh.y.,etal.high-voltage,high-energylayered-spinelcompositecathodeswithsuperiorcyclelifeforlithium-ionbatteries[j].chemistryofmaterials,2012,24(3):600-612

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