氧化物表面修饰钛酸锂作为锂离子电池负极材料.doc

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1、滁州学院本科毕业设计（论文）开题报告表课题题目氧化物表面修饰钛酸锂作为锂离子电池负极材料学生姓名刘颖所学专业应用化学导师姓名章守权报告日期2014年2月23日滁州学院教务处制滁州学院教务处制关于本科毕业论文（设计）开题报告的规定为切实做好本科毕业论文（设计）的开题报告工作，保证论文质量，特作如下规定：一、开题报告是本科毕业论文（设计）的必经过程，所有本科生在写作毕业论文（设计）之前都必须作开题报告。二、开题报告主要检验学生对专业知识的驾驭能力和研究能力，考察写作论文的准备工作是否深入细致，包括选题是否恰当，资料占有是否翔实、全面，对国内外的研究状况是否了解，本人的研究是否具有创新性等。三、毕

2、业论文（设计）开题报告前，学生必须根据所学专业培养目标，与教师双向选择后确定选题，根据任务书广泛查阅文献，深入调查，收集资料，制定研究方案，在此基础上撰写开题报告。四、开题报告内容包括：⒈论文选题的理由；⒉主要参考文献目录；⒊研究计划，包括研究目标、内容、拟突破的难题或攻破的难关、实验方案或写作计划等。五、学生进行论文开题报告需向导师提出申请，申请获准后，方可进行。参加开题报告的教师，包括指导教师在内，不得少于3人。六、参加论文开题报告的教师应当对开题报告进行评议，主要评议论文选题是否恰当，研究设想是否合理、可行，研究内容与方法是否具有开拓性、创新性，是否可以开始进行论文写作等。评议结果分为

3、“合格”和“不合格”两种，学生开题报告评议结果须为“合格”方可开始论文写作。七、开题报告表应送交所在院(部)保存。八、表中各项可自行加页。题目氧化物表面修饰钛酸锂作为锂离子电池负极材料指导小组成员姓名专业技术职务或职称签字葛秀涛教授张丽惠教授章守权讲师研究现状一、研究现状化石燃料的有限供应及其燃烧产生的气体排放物所造成的大气污染与气候变暖等系列严重后果，使可再生能源（风能、潮汐、波浪、太阳能等）的大规模应用要求比以往更为迫切。而这些能源在时间和空间上固有的间断性与能源使用所需要的连续可靠性间的矛盾，催生了储能技术，亦即储能技术（核心技术是电极材料技术）。近年来，锂嵌入型材料的研究受到广泛关注

4、，材料的比容量，循环稳定性以及倍率特性是研究者最为关注的电极材料特性，廉价、高性能的电极材料已成为制约储能器件发转最关键的因素。当前实际广泛应用的锂离子电池，锂离子电池具有比能量大，比功率高，自放电小，循环性好以及可以快速充电且效率高、工作温度范围宽，无环境污染等优点，目前已广泛用于移动电话，笔记本电脑等电子产品中[1-2]。相对于其他材料，尖晶石型钛酸锂（Li4Ti5O12）具有一些优势：价格低廉，制备容易，循环性能好，不与电解液反应，全充电状态下有良好的热稳定性，由于平衡电位较高，避免了金属锂的沉积，并且其平台容量超过总容量的85%，充电结束时电位迅速上升，则可用于指示终止充电，避免过充

5、，因此安全性比碳负电极材料高，是近几年来研究较多的最优秀的锂电子电池负极材料之一[3-6]。目前商用锂离子电池负极材料大多采用各种嵌锂碳/石墨材料，但是，由于碳负极材料具有与金属锂很接近的电位，当电池过充电时碳电极表面易析出金属锂枝晶而引起短路、热失控等，并且含碳负材料在第一次循环时形成一层表面钝化的薄膜，大大消耗正极材料中的锂离子，造成很大的容量损失，同时，这种电池在高功率脉冲充电时固有的安全性不稳定[7]。尖晶石型钛酸锂的理论比容量为175mAh/g，作为一种极具前景的锂离子电池的电有非常好的充放电平台，嵌锂电位高（1.55V），不易引起金属锂析出，同时，极材料，尖晶石钛酸锂具有在放电过

6、程中骨架结构几乎不发生变化的零应变特性，具不与电解液反应，具有非常有约的循环性能和安全性能，此外，锂离子在钛酸锂材料中扩散速度快，有利于提高锂离子电池的大倍率充放电性能。因此，该材料受到研究者的广泛选题意义关注[8]。尖晶石Li4Ti5O12负极材料也存在很多问题，它是一种半导体，电子导电能力差，倍率充放电性能欠佳，在高倍率环境下工作，才能发挥出材料的性能优势，因此，有研究者通过以下几个方面进行钛酸锂的改性研究。1、制备纳米级的Li4Ti5O12合成纳米尺寸的Li4Ti5O12，可增大电极活性材料与电解液的接触面积，有利于锂离子的快速嵌入和脱出，同时可缩短锂离子的迁移路径，减小锂离子的扩散阻

7、力，保证锂离子在高倍率条件下快速嵌入和脱出[10]。2、金属元素掺杂对Li4Ti5O12进行金属掺杂的主要目的有两个：一是为了降低它的电极电位，提高电池比能量；二是提高材料的导电性，降低电阻和极化。掺杂包括：Mg2+、Al3+、Sr2+、Ag、Ba2+、Zr4+等及其复合掺杂。施思齐等[11]为了获得低电压材料，选用过渡元素氧化物Fe2O3、NiO、Cr2O3进行了掺杂实验取代Ti。结果发现，这些元素的加入都