三元电极材料的变温原位观测开题报告

 2022-08-30 10:08

全文总字数:4409字

1. 研究目的与意义(文献综述)

经济的蓬勃发展使得人类社会面临越来越严峻的能源与环境问题,而绿色清洁能源的开发为上述问题提供了行之有效的解决方法,具有十分重要的意义。锂离子电池(LIBs)具有体积小、容量大、电压高、绿色环保等优点,率先进入商业化应用。然而,随着电子设备的飞速发展和电动汽车续航里程要求的不断提高,传统LIBs的能量密度已经难以满足人们日益增长的需求,发展新型、高能量密度下一代LIBs已经是大势所趋。

正极材料是LIBs中十分重要的组成部分,正极材料的容量直接决定锂离子电池的最终容量,它的性能是锂离子电池产品的重要性能指标。此前,在已经报道的研究中,常被使用的的正极材料有LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4及LiNi0.5Mn1.5O2等,但是它们都有各自的不足。

近来,三元电极材料的电化学储能性能受到广泛关注。相比于上述材料,层状镍钴锰三元正极材料具有比容量高、热稳定性好、循环性能好及成本低等优点。层状镍钴锰三元正极材料通过Ni、Co和Mn元素的协同作用,整合了3种材料的优点,即镍基材料的高比容量、钴基材料的良好循环性能及锰基材料的高安全性,是目前发展前景较好的锂离子电池正极材料。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料准备:本工作拟采用广东迈纳科技有限公司生产的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 (NCM622)材料和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811)材料;

材料表征:对NCM622和NCM811材料进行结构表征和电化学性能测试,通过XRD、TEM、SEM等表征手段对其形貌结构及元素构成进行分析,并采用循环伏安(CV)、阶梯电位电化学阻抗谱(SPEIS)和恒流充放电(ET)等电化学测试技术对其电化学性能进行系统评估。

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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,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,开展相应实验,进行材料的各项表征,组装电池进行各项电化学性能测试。

第8-11周:进行数据分析,完善实验过程,并组装电化学原位探测器件,并进行相应的原位测试,以探究其变化机理。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] Charge-Transfer-Induced Lattice Collapsein Ni-Rich NCM Cathode Materials during Delithiation [J]. The Journal ofPhysical Chemistry C, 2017, 121(44):24381-24388.

[2] High-Energy Cathode Materials (Li2MnO3LiMO2)for Lithium-Ion Batteries [J]. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2013,4, 12681280

[3] Crystalline Grain Interior Configurationand Lithium Migration Kinetics in Li-Rich Layered Oxide [J]. Nano Letters,2016, 16(5):2907.

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