钛酸锂的制备开题报告

全文总字数：1461字

1. 研究目的与意义

能源和环境是人类在21世纪必须面对的两个严峻问题，一方面人类的日常生产生活对能源的依赖性越来越大，与全球范围有限的石油储量和日益紧缺的供应量之间有着巨大的矛盾，近期国际油价的彪升就是对未来能源供应缺乏信心的表现；另一方面，由于人类过度使用化石能源造成的全球性的环境污染和气候恶化进一步威胁着人类赖以生存的家园。全球气候变暖、南极上空的臭氧层空洞日益增大、近期频频发生造成巨大经济损失的大海啸和频频登陆美国的咫风等就是这种全球性气候恶化的表象。因此，开发清洁可再生的新能源被称之为今后世界经济中最具决定性影响的五个关键技术领域之一。

我国是一个能源储量较少、能源结构不合理(煤多油少)、能源价格较高的国家，西方分析家认为，2020年，中国石油需求量的75％将要依赖进口。能源是国民经济的命脉，因此，在我们国家开展新能源材料和技术的研究开发，积极寻找可再生的清洁替代能源具有尤其重要的意义。目前，国际上掀起了一股以太阳能利用、燃料电池、锂离子电池和超级电容器等为重点的新能源材料和技术的研究、开发热潮，其中，锂离子电池材料技术已经日趋成熟，并将迅速形成规模市场。

2. 国内外研究现状分析

当前，碳负极锂离子蓄电池已经得到了广泛的应用，但是它也还存在缺点，如碳负极的电位与锂的电位很接近，电池过充时，金属锂可能在碳电极表面析出而引发安全问题；释放能量的速度不够快，不适合需要瞬间强电流的设备等。而钛酸锂具有充放电过程中骨架结构几乎不发生变化的零应变特性，嵌锂电位高(1.55Vvs.Li/Li )而不易引起金属锂析出、库仑效率高、锂离子扩散系数(为210-8cm2/s)比碳负极高一个数量级等优良特性，具备了下一代锂离子蓄电池必需的充电次数更多、充电过程更快、更安全的特性。若将Li2TiO3作为锂离子蓄电池的负极材料，则在牺牲一定比能量的前提下，可改善体系的快速充放电性能、循环和安全性能。但钛酸锂也有其不足，如高电位带来电池的低电压，导电性差(固有电导率为10-9S/cm)，大电流放电易产生较大极化等而限制了其商品化应用。因此，许多研究都集中在对该材料制备工艺的探索、优化和元素掺杂改性上。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：优化制备Li2TiO3的工艺，得到较好形貌与性能的Li2TiO3材料，并进行各种性能表征。

研究计划：1、准备工作、文献综述和开题报告（2016年12月30日~2016年01月12日）2周；2、Li2TiO3的制备及工艺研究（（2016年02月25日~2016年03月10日）2周；3、Li2TiO3的结构表征与性能研究（2016年03月11日~2016年03月28日）2周；4、Li2TiO3的制备与表征（2016年03月29日~2016年04月30日）4周；5、进一步完善实验工作和数据测试工作(2016年05月01日~2016年05月14日)2周；6、撰写论文和论文答辩（2016年05月15日~2016年05月31日）2周。

4. 研究创新点

锂离子电极材料已经成为全世界电池界的研究热点。Li2TiO3是零应变材料，是一种理想的嵌入型电极，具备了下一代锂离子电池必需的充电次数更多、充电过程更快、更安全的特性，有望应用于锂离子电池负极，但是其固有电导率低(10-9s/cm)和电位平台高制约了商品化应用。

本文溶胶凝胶法制备了Li2TiO3，并对Li2TiO3的制备工艺进行了优化，使得Li2TiO3具有更好的比容量、循环稳定、大电流充放电性能好且低成本。