锂离子电池正极材料的制备及电化学性能研究开题报告

 2021-08-08 14:18:09

1. 研究目的与意义

随着能源和环境问题的日益突出,清洁能源倍受关注,这对二次电源提出了更高的要求。锂离子电池作为目前具有最高比能量的新型绿色二次电源体系,一直是研究者关注的重点,但锂离子电池的安全问题和成本问题制约其在动力电池领域的应用。目前锂离子电池正极材料主要有LiCoO2、LiNiO2、尖晶石型LiMn2O4和LiFePO4。LiMn2O4由于资源丰富,价格低廉,工艺简单,环境友好等优点极具发展前途。LiMn2O4制备方法众多,其中溶胶-凝胶法制得的LiMn2O4材料具有较为优异的电化学性能,对锂离子电池正极材料的研究具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

尖晶石结构的锰酸锂由于原材料丰富,制备技术成熟、价格优势明显、安全性能好,电压平台高且平稳而被认为是极具市场竞争力的正极候选材料之一。虽然锰酸锂材料存在着充放电过程中结构不稳定和容量衰减的问题,但是锰酸锂还是以其较低的价格和较高的安全性等优点得到国内外制造商的一致认可,被认为是最有希望取代LiCoO2的一种正极材料。

3. 研究的基本内容与计划

1、制备:①按摩尔比1∶1称取氢氧化锂和柠檬酸,溶于去离子水中,在水浴锅中恒温搅拌溶解得到混合溶液;②称取一定量的醋酸锰溶于去离子水中,缓慢加入上述混合溶液中并搅拌,用氨水调节pH=8,继续搅拌至产生红棕色凝胶为止;③将得到的红棕色凝胶于鼓风干燥箱110℃中干燥24h,再放入电阻炉中400℃预烧4h,然后再经750℃保温18h得到LiMn2O4粉体

2、表征:进行电化学及其他性能测试。

4. 研究创新点

目前已有各种各样的方法来制备尖晶石型LiMn2O4,如高温固相法、固相配位法、微波法、熔融盐法、燃烧法、溶胶-凝胶法、水热法等。制备方法众多,但不易制出电化学性能优异的材料。其中,溶胶-凝胶法可以使原料达到原子级水平的混合,高温烧结时离子所需扩散路径短,可以在较低的温度下得到所需的材料,而且得到的物相纯度高、均匀性好、比表面积大,放电比容量较高,循环性能较好,因此对此种方法制备的尖晶石型LiMn2O4的研究具有重要意义。

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