阳离子掺杂纳米磷酸铁锂的研究开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:909字

1. 研究目的与意义

锂离子电池磷酸铁锂正极材料是公认的最具发展前景的正极材料,具有放电比容量高、循环性能好、寿命长、对环境友好、无毒无害、价格相对低廉等优点,而目前仍存在一些问题需要研究解决。能否找到一种方法有效提高锂离子的扩散系数和电子电导率是磷酸铁锂正极材料实现工业化的前提,已经证实在磷酸铁锂颗粒表面进行碳包覆和掺杂导电性良好的金属离子都能够明显提高磷酸铁锂的电子导电率,而如何提高锂离子扩散速率是目前亟待解决的问题。

随着科学技术的日益进步,逐步解决当前锂离子电池发展存在的问题,进一步简化纳米磷酸铁锂的生产工艺并降低生产成本,将对锂离子动力电池的应用有巨大推进作用。综合运用不同改性方法与纳米磷酸铁锂正极材料相结合将是今后研究的主要方向。

2. 国内外研究现状分析

清华大学以镧系稀土元素化合物为掺杂物,配料时混入原料中,通过高温固相反应合成掺杂磷酸铁锂。改性产品显著提高了电池容量和循环电性能。

福建师范大学掺杂导电磷化物,改性产品有优良的放电性能,特别在大电流条件下,放电的循环性能好。

上海大学在配料中掺杂纳米级氧化铝、氧化镁、氧化钛、氧化铬、氧化镍、氧化硅、氧化锆之一种或两种,用传统高温固相法合成磷酸铁锂。

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3. 研究的基本内容与计划

内容:
1、介绍各种锂离子正极材料,选择磷酸铁锂正极材料作为研究对象,分析磷酸铁锂的不同制备方法,选择较为合理的一种制备磷酸铁锂正极材料;
2、以制备的磷酸铁锂正极材料为基础,对其进行掺杂改性和表征;
3、根据实验数据进行分析;
4、归纳与总结。

研究计划:
1、1~4周:用共沉淀法在不同条件下制备纳米磷酸铁锂;
2、5~7周:对纳米磷酸铁锂进行表征,分析对其进行阳离子掺杂改性的可操作性,并对改性后的磷酸铁锂正极材料进行表征,分析结果;
3、8~10周:根据实验记录和笔记,整理完成后撰写论文;
4、11~14周:提交论文,等待审核,准备答辩。

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4. 研究创新点

考虑材料制备条件对于材料粒径以及性能的影响,通过条件控制制备粒径均一,性质相对稳定的电极材料;
整个反应操作简单,对纳米级磷酸铁锂进行掺杂改性,预期可得出较普通磷酸铁锂更卓越的性能提升效果。

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