Ni取代Li2MnO3的制备和电化学活化机制研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1、目的及意义

2. 研究的基本内容与方案

2、基本内容和技术方案

2.1制备Li₂MnO₃

起始原料Li₂CO₃、锰源、和w/o NiO按照一定质量比例计算每种原料所需质量，由于Li₂CO₃在高温下损失，其中Li₂CO₃的量过量5%用来弥补Li₂CO₃在高温下的损失。称量相应质量的原料并混合均匀，然后在球磨机中球磨4h。取出物料并转移至马弗炉中在450℃温度下预热12h（加热和冷却速率10℃/min），然后取出预热的物料置于研钵中手动研磨30min，再转移至马弗炉中于900℃温度下煅烧15h（10℃/min升温速率），然后两批样品分别用不同的降温方法（淬火/退火）降温至室温，得到产品淬火Li₂MnO₃和退火Li₂MnO₃。

2.2固态反应制备活性物质（Ni掺杂的Li₂MnO₃）

表1为每mol Li₂MnO₃掺杂不同物质的量的Ni得到的活性物质，分别为Li_1.3Ni_0.05Mn_0.65O₂、Li_1.27Ni_0.1Mn_0.63O₂、Li_1.23Ni_0.15Mn_0.62O₂、Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂，按照其物质的量比分别计算每种活性物质所需要的原料质量比，并按2.1中方法制备淬火/退火的活性物质。

2.3制作扣式电池

活性物质、Super P、LA133（15%wt，水系粘接剂）的质量比为80：10：10（总质量为200 mg）。研磨后将混合均匀的浆料倾倒至涂碳铝箔的一端（一条长10 cm，宽0.5cm的直线，中间不能有断点）。再将刮刀调至250–400 μm，平稳推平，要求每个电极片的活性物质的量达到2-5mg/cm2 [18]。将涂有电极材料的涂炭铝箔转至培养皿中，在鼓风干燥箱40 °C烘干（30 min左右），再在真空干燥箱中60 °C烘干12 h以上。最后将得到的电极材料于对辊机上碾压四次（夹在白纸之间，对辊机的宽度目测1 mm），再用打孔机进行打孔（直径15 mm），即得电极片。

将需制备电池的电极片装入编号的A4纸袋中，60 °C真空干燥3.5 h，取出后用十万分之一分析天平称重。将负极壳、垫片、电极片、正极壳、钢网依次放入自制的钢网壳同一个格子里，60 °C真空干燥2 h。提前准备好自封袋，隔膜（Celgard2400），移液枪（多备一个枪头，保鲜膜包住），镊子（专用），与电极一起放入手套箱。

在手套箱中取34张称量纸和12张无纺布平铺开，取出钢网和锂片放置于称量纸上，用无纺布擦拭钳子，将称量纸对折，用镊子取一片锂片放置在对折的称量纸的边缘，再取一片钢网对齐放置在锂片上，用钳子压实（力量适度，防止将锂片压在称量纸，压完后的锂片仍然保持平整），一次将所有的锂片压完备用。按照排列的顺序取出第一个格子中的材料，按照负极壳、锂片、电极片、垫片（厚1 mm）、正极壳的顺序排好后，将锂片朝上钢网朝下放置到负极壳中，滴加10 μL的电解液（1.0 M LiTFSI inDOL:DME=1:1Vol% with 1.0%LiNO₃），再小心平铺一层隔膜，再滴加10 μL电解液（电解液的量按E/S=1020 μL/mg[19]），正对放置电极片（涂炭铝箔那面朝上），再放上垫片（电极片，垫片，锂片尽量放在正中间）。盖上正极壳，用牛角夹夹到封口机中（一定要放在封口机的槽里，不在的话用钳子轻敲封口机的封口），并在电池上方放一张称量纸（防止短路），依次压完所有电池。放入编号的自封袋中。从手套箱中取出。完成电池组装。

2.4性能测试（恒流充放电测试）

电池静置2 h后，利用蓝电测试系统进行恒电流充放电测试。电压窗口2.04.8 V, 电流密度10mA/g(用活性物质质量计算)。温度对锂电池的放电容量具有重要影响，当温度低于10℃时，锂电池的放电性能明显恶化[20]。测试时要在恒温箱中进行。

3. 研究计划与安排

3、完成任务的时间节点：第1-2周：查阅文献，阅读相关资料，完成开题报告；

第3-4周：初步掌握扣式半电池的制备方法；

第5-12周：制备不同ni掺杂量的li2mno3并测试其电化学性能。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]闫金定. 锂离子电池现状及其前景分析[j]. 航空学报, 2014, (10).

[2]lim j-h, bang h, lee k-s, amine k,sun y-k. electrochemical characterization of li2mno3-li[co1/3ni1/3mn1/3]o2-linio2cathode synthesized via co-precipitation for lithium

secondarybatteries[j]. j. power sources, 2009, 189: 571-575.