磷酸铁锂的合成与改性研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

煤、石油、天然气等不可再生资源日益消耗，自然环境不断恶化，这使得开发和应用新能源变得刻不容缓。电池作为一种用于储存能量和进行能量交换的装置，因其独特的优势，在许多邻域尤其是替代能源中得到发展。如今，电子和信息产业迅速发展，笔记本电脑、手机等便携式移动电子设备广泛应用，人们对电池的使用性能提出了更高的要求。传统的电池如铅酸、镉镍、镍氢电池等，因能量密度低，安全性能等问题己经不能满足发展迅速的市场需求，急需寻求具有高能量、安全性能好的替代能源，而锂离子电池恰好满足这些方面的要求。

锂离子电池是一种绿色环保的二次电池，具有能量密度高、平均输出电压高、输出功率大等特点。而且，它能够在较广的温度范围内工作，安全性能高，无记忆效应，使用寿命长。介于上述特点，其被广泛应用于航天、军事、电子、汽车等领域。在锂离子电池各部件中，正极材料至关重要。近年来，广泛研究的锂离子电池正极材料主要是锂的过渡金属氧化物，包括六方层状结构的licoo₂, linio2，尖晶石型的limn2o4以及橄榄石型的lifepo4等。其中，橄榄石结构的lifepo₄为聚阴离子磷酸盐，p-o键非常强，材料热力学稳定，使用安全可靠，是当前最受关注的锂离子电池正极材料之一。该材料电化学完全脱嵌锂时，晶格a，b轴方向分别收缩5%和3.6%，c轴方向伸长2%，晶格体积畸变较小，约6.6%，晶格形变小，材料结构稳定，循环寿命极长。lifepo₄还具有无毒、对环境友好、原料丰富、比容量（理论容量为169mah/g）与库仑效率高、充放电平台平稳(3.45vvs. li/li )、比能量和比功率高等优点，因此该材料非常适合于对安全性、循环寿命、功率特性、使用成本等极为敏感的大型电池应用领域。

但是，对于lifepo₄正极材料，其振实密度低，导致单位体积容量很低；低温放电性能很差，这是由于磷酸铁锂导电性差的原因决定的；利用lifepo₄作正极材料生产动力电池的研究还刚起步，许多技术问题需要解决。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：

1.查阅相关文献，了解lifepo₄的基本性质以及国内外研究进展。通过整理文献资料，制定出相关的实验方案。利用碳热还原法制备出lifepo₄，研究不同制备条件对lifepo₄正极材料电化学性能的影响。

2.了解材料的表征方法，如xrd、sem等。并能通过测试结果获得相关信息，并完善实验方案。

3. 研究计划与安排

第1周：查阅阅读相关文献后进行总结、综述，对论文题目形成较系统的认识。

第2周：完成毕业论文开题报告，确定实验方法及技术路线。添置实验所需的材料、仪器和试剂，确定具体的实验方案和步骤。

第3-6周：完成材料的制备。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] yanning song, peter y.zavalij, masatsugu suzuki, m. stanley whittingham. new iron(iii) phosphatephases: crystal structure and electrochemical and magnetic properties[j].inorganic chemistry, 2002(41):5778-5786.

[2] ke run yang, zhenghuadeng, jishuansuo. effects of carbon sources and carbon contents on theelectrochemical properties of lifepo4/c cathode material[j]. j solid stateelectrochem, 2012, 16:2805–2813.

[3] 陈少辉,杜春雨,卢文斌,熊凯.碳热还原合成钒掺杂的球形lifepo4/c[j].电池, 2014(44):28-30.