锂离子电池正极材料Li2MoO3的掺杂改性研究开题报告

 2021-08-14 02:51:05

1. 研究目的与意义(文献综述)

锂离子电池是继镉/镍、金属氢化物/镍电池之后最新一代蓄电池,具有电压高、比能量高、无记忆效应、无环境污染等特点,尤其与锂蓄电池相比其循环寿命长、安全性能好。尤其是作为电源更新换代产品,在电动汽车,卫星及航天等几面与空间军事领域有着广泛的潜在应用。然而随着锂离子电池向应用扩展,其能量密度无法满足新能源汽车等领域的应用需求。

电极材料是锂离子电池的重要组成部分。近些年,锂离子电池负极材料发展较为迅速。但与负极材料的发展相比较,正极材料的发展稍显缓慢。锂离子电池的能量密度很大程度上受到正极材料的限制,原因在于尽管理论上可以脱嵌锂的物质很多,但要将其制备成能实际应用的材料却并非易事,制备过程中的微小变化都能导致材料结构乃至性质的巨大差异。而传统正极材料受到理论容量与实际容量的限制,能量密度的提高随之受到限制,使之无法突破。因此一方面通过对现有材料的电化学性能进行提高和改善,另一方面也需要通过研发寻求新型大容量的正极材料体系。

li2mno3基体系是目前在正极材料中较热门的体系,其理论比容量高。但由于纯li2mno3材料导电率低,因此其实际容量并不高。通过设计li2mno3-limo2体系,可以改善材料的电化学性能,在2.0-4.8v范围内,该材料体系的实际比容量可达250mah/g以上。但是该类材料在4.5v以上,存在脱氧过程,导致其结构发生相变,材料在循环过程中会发生电压平台持续衰减从而导致能量密度不断下降的问题。近年来,不少课题组通过包覆、掺杂、优化化学计量比等手段一定程度上抑制了这一现象。但究其本质,脱氧相变现象对于富锂基锰体系是难以避免的。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容与目标

1、溶胶凝胶法合成锂离子电池正极材料li2moo3;

2、不同过渡金属元素掺杂对li2moo3材料结构与电化学性能的影响;

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3. 研究计划与安排

第1—3周:查阅相关文献资料,向指导老师和学长学姐学习基础知识和流程,了解研究的瓶颈等问题;明确研究内容,制定实验方案,完成开题报告。

第4—7周:基体制备,进行掺杂,探究掺杂量、还原温度对基体的显微结构的影响。

第8—10周:性能测试,测定各工艺条件下合成材料的电化学性能。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]李伟伟,姚路,陈改荣,等.锂离子电池正极材料研究进展[j].电子元件与材料,2012,31(3):77-81.

[2] k. park, d.im, a. benayad, et al. lifeo2-incorporated li2moo3 as a cathode additive for lithium-ion battery safety. chemistery of materials, 2012, 24:2673-2683.

[3] f. wu, n. li, y. su, et al. spinel/layered heterostructured cathode material for high-capacity and high - rareli - ion barreries[j].advancedmaterials,2013,25(27):3722-3726.

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