富锂锰基层状氧化物正极材料的表面改性及电化学性能的研究开题报告

全文总字数：6659字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着社会的发展，人们对能源的需求量日益增加。同时，随着化石燃料的大量燃烧，温室气体的大量排放，对环境造成了及其严重的破坏。所以人们迫切需要寻找一种清洁的能源缓解这一能源需求问题。能源动力的重要性不言而喻，因此，我们在提倡减少使用传统能源的同时，更要积极开发具有高效安全、环境友好等显著优势的可再生能源以及新型的储能技术。

作为储能电池中的代表，锂离子电池因比容量高、循环寿命长、电压平台高、无记忆效应、自放电率低、对环境污染小、体积小和质量轻等明显的优势现广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机等便携式移动设备。但是，随着新能源汽车领域的发展，对锂离子电池提出了更高的要求，研发具有高功率密度、高能量密度以及高安全性能的锂离子电池材料是现在急需解决的主要问题。由于正极材料对能量密度和当前锂离子电池成本的关键作用，几种性能优异的正极材料，如licoo₂、lini_0.8co_0.15al_0.05o₂、lini_0.33co_0.33mn_0.33o₂、尖晶石limn₂o₄、橄榄lifepo₄等，已在锂离子电池中商业化应用。然而这些材料的循环容量等性能已经接近了它们的极限了(120-200mah/g)。为了克服这一限制，对大容量、高放电电压的阴极材料的开发进行了广泛的研究。富锂层状氧化物xli₂mno₃·(1-x)limo₂复(m=mn，ni等过渡金属)合材料最近受到了广泛的关注，因其在适当的充放电倍率下可达到250-300mah/g的可逆容量以及高达大约900wh/kg的能量密度。

通常通过添加比传统层状相(li:m=1.5:1)更多的li(li:m=1:1)来合成富锂层状氧化物(llos)。过量的li占据2b八面体位置，在过渡金属层中形成limn₆结构。过量的li可以在充放电过程中进行脱出和嵌入而提供额外的容量。然而，xli₂mno₃·(1-x)limo₂也面临着许多的问题，例如，首圈库伦效率低、循环过程电压衰退、倍率性能差等问题。为了解决这些问题以加快llos

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：对已合成出的富锂锰基层状氧化物原样(li_1.2ni_0.13co_0.13mn_0.54o₂)进行表面修饰，加入不同质量比的mno得到li_1.2ni_0.13co_0.13mn_0.54o₂@mno改性样。

材料表征：对合成的li_1.2ni_0.13co_0.13mn_0.54o₂@mno改性样以及li_1.2ni_0.13co_0.13mn_0.54o₂原样进行表征测试，通过xrd、sem、tem、xps等表征手段对材料进行物相、形貌、元素状态等进行表征。

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，了解研究方法、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：按照设计方案，利用湿化学法，制备三种mno掺杂量不同的li_1.2ni_0.13co_0.13mn_0.54o₂@mno改性样llo@mno-1、llo@mno-2、llo@mno-5。

第7－11周：采用xrd、sem、tem、xps等手段对材料的物相、形貌、元素状态等表征。制备电极片，组装成纽扣电池对其循环容量、倍率性能等进行测试，利用电化学工作站进行cv(循环伏安法)、eis(电化学阻抗)等测试，探究改性后其阻抗、离子扩散系数、倍率性能、首圈库仑效率以及容量等电化学性能变化。

4. 参考文献（12篇以上）

1. qian j, liu l, yang j, et al. electrochemicalsurface passivation of licoo₂ particles at ultrahigh voltage and itsapplications in lithium-based batteries[j]. nature communications, 2018, 9(1):1-11.

2. piao j y, gu l, wei z, et al. phase control onsurface for the stabilization of high energy cathode materials of lithium ionbatteries[j]. journal of the american chemical society, 2019, 141(12): 4900-4907.

3. an l, zhang z, feng j, et al. heterostructure-promotedoxygen electrocatalysis enables rechargeable zinc–air battery with neutralaqueous electrolyte[j]. journal of the american chemical society, 2018,140(50): 17624-17631.

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