锂离子电池固态电解质制备及性能研究[设计+开题+综述]
锂离子电池的研制及凝胶聚合物电解质的研究的开题报告

锂离子电池的研制及凝胶聚合物电解质的研究的开题报告一、选题背景随着全球能源消耗量的不断增加和环境污染问题的日益严重,发展清洁能源已经成为全球社会的共同愿望。
作为一种高效、可再生能源,锂离子电池在现代科技领域的广泛应用中发挥着重要作用,例如在移动通讯、电动汽车和可穿戴设备等领域都有广泛应用。
目前,锂离子电池的研制仍然处于不断创新和完善的过程中。
凝胶聚合物电解质材料作为一种新型的固态电解质,具有高离子导电性能和较好的机械性能,在锂离子电池中的应用前景广阔。
二、研究目的及意义本研究的主要目的是研制一种高性能的锂离子电池,并探究凝胶聚合物电解质材料在锂离子电池中的应用。
具体包括以下几个方面:1.设计制备一种具有高能量密度和长循环寿命的锂离子电池。
2.利用凝胶聚合物电解质材料代替传统液态电解质,实现锂离子电池的固态化,提高电池的安全性和稳定性。
3.通过测试和分析,探究凝胶聚合物电解质材料在锂离子电池中的导电性能、机械性能、电化学性能等方面的表现及优化方法。
三、研究内容及方法1.锂离子电池的设计制备:设计制备一种具有高能量密度和长循环寿命的锂离子电池,包括正极材料、负极材料、电解质材料等。
其中正负极材料采用高容量、高稳定性的材料,电解质材料采用凝胶聚合物电解质材料。
2.凝胶聚合物电解质材料的制备:通过交联聚合反应制备具有高离子导电性能和机械性能的凝胶聚合物电解质材料。
3.锂离子电池测试与分析:对所制备的锂离子电池进行性能测试和分析,包括电池的电化学性能、循环寿命、高温度下的稳定性等方面,探究凝胶聚合物电解质材料在锂离子电池中的应用优势。
四、预期成果及意义1.成功研制一种具有高性能的锂离子电池,并验证凝胶聚合物电解质材料在锂离子电池中具有应用前景。
2.改进传统锂离子电池结构和电解质材料,提高锂离子电池的安全性、稳定性和循环寿命,丰富和拓展锂离子电池应用领域。
3.为锂离子电池研究领域提供新的思路和方法,有助于推动锂离子电池的可持续发展,推进清洁能源产业的发展。
全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究共3篇

全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究共3篇全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究1随着电动汽车及移动终端等市场的不断扩大,对于能量密度和安全性要求越来越高。
全固态锂电池因其具有高能量密度、低污染性、安全性高等优点,成为新的研究热点。
聚氨酯基固态聚合物电解质作为一种非晶态的聚合物电解质,在全固态电池中的应用越来越广泛,成为预测性能的非常有希望的选择。
本文主要研究全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能。
首先,本文对聚氨酯基固态聚合物电解质的基本概念进行了简要介绍,然后详细描述了制备电解质所需的原材料及其比例。
接下来,作者对聚氨酯基固态聚合物电解质的物化性质进行了测试。
实验中采用了压电频率响应法测试其电导率、交流阻抗法测试其内阻值和荧光共振能量转移法测试其锂离子迁移率。
结果表明,聚氨酯基固态聚合物电解质具有良好的电导率和锂离子迁移率,内阻值低,且有望替代传统有机液体电解质,大大提高锂电池的安全性。
最后,作者还对全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的电化学性能进行了测试。
通过循环伏安法和恒流充放电测试,研究了电解质对电池性能的影响。
实验中发现,该电解质可以有效减少电池内部电阻,提高电池的容量、循环性能和能量密度,可望成为新一代高性能全固态锂电池的重要组成部分。
结合所得结果,本文初步探索了聚氨酯基固态聚合物电解质在全固态锂电池中的应用前景。
然而,一些美中不足的问题,如聚氨酯基固态聚合物电解质在高温下的稳定性还需进一步研究。
因此,今后需要通过改进材料结构、制备方法等途径,进一步提高电解质的成品质量和稳定性,实现其在实际工业应用中的大规模生产和使用本研究初步探索了聚氨酯基固态聚合物电解质在全固态锂电池中的应用前景,结果表明该电解质具有良好的电导率、锂离子迁移率和内阻值,可以提高锂电池的安全性、容量、循环性能和能量密度。
但仍需进一步研究其在高温下的稳定性,并通过改进材料结构和制备方法提高成品质量和稳定性,以实现其在实际工业中的大规模应用全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究2全固态锂电池用聚氨酯基固态聚合物电解质的制备与性能研究近年来,随着电动汽车和可穿戴设备等的广泛应用,锂离子电池作为其主要电源,已成为了当今电池市场中的主流产品。
《2024年新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》范文

《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的发展和人们对电子设备需求的增长,传统的液态电解质二次电池已无法满足人们对于高能量密度、高安全性及长寿命电池的需求。
因此,新型固态化锂二次电池应运而生,其采用固态电解质替代了传统的液态电解质,具有更高的安全性和更优的电化学性能。
本文旨在研究新型固态化锂二次电池及相关材料的制备工艺与性能,为电池的进一步优化和商业化应用提供理论支持。
二、材料制备1. 固态电解质材料固态电解质是新型固态化锂二次电池的核心组成部分,其制备过程主要包括材料选择、混合、烧结等步骤。
目前,硫化物、氧化物和聚合物等材料被广泛用于固态电解质的研究。
其中,硫化物电解质具有较高的离子电导率,但稳定性较差;氧化物电解质稳定性好,但离子电导率相对较低;聚合物电解质则具有较好的柔韧性和加工性。
因此,在实际制备过程中,需要根据具体需求选择合适的材料体系。
2. 正负极材料正负极材料是决定电池性能的关键因素之一。
目前,常用的正极材料包括锂钴氧化物、锂镍锰钴氧化物等;负极材料则包括硅基材料、钛酸锂等。
在制备过程中,需要控制材料的粒度、形貌、结晶度等参数,以获得优异的电化学性能。
三、制备工艺新型固态化锂二次电池的制备工艺主要包括材料混合、涂布、干燥、烧结、切割等步骤。
其中,材料混合是关键步骤之一,需要充分混合正负极材料、固态电解质等成分,以确保电池的性能。
涂布和干燥步骤则需要控制涂布厚度、干燥温度等参数,以获得理想的电极结构。
烧结过程中,需要控制温度和时间等参数,使材料之间充分反应并形成致密的电极结构。
最后,通过切割等工艺将电极与电池壳体组装成完整的电池。
四、性能研究新型固态化锂二次电池的性能研究主要包括电化学性能、安全性能、循环寿命等方面。
电化学性能主要包括电池的容量、放电平台、内阻等参数;安全性能则主要关注电池在过充、过放、短路等情况下的表现;循环寿命则反映了电池在长期使用过程中的性能保持能力。
锂离子电池固态电解质制备及性能研究【开题报告】

开题报告应用化学锂离子电池固态电解质制备及性能研究一、选题的背景与意义锂无机固态电解质(ion conductor)又称锂快离子导体(super ion conductor),按其晶体结构分为晶态电解质和非晶态电解质。
晶态电解质又称导电陶瓷,目前已研究的有钙钛矿(ABO3)型结构锂离子电解质、NASICON型结构锂离子电解质、LISICON型结构锂离子电解质等;非晶态电解质又称玻璃态电解质,目前已研究的有氧化物玻璃态锂离子电解质、硫化物玻璃态锂离子电解质等[1-5]。
其导电机制是,锂无机固态电解质具有载流子,在导电过程中伴随着Li+的迁移,并且导电能力跟温度有密切关系。
图1.列举了部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率[3]。
图1. 部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率的Arrhenius曲线Fig. 1. Arrhenius plot of ionic conductivity of important crystalline and amorphous inorganic solidlithium ion conductor.NaA(PO)(A =Ge, Ti and Zr)发现于1968年。
这个结构被描述成AO6 NASICON晶体结构IV243正八面体和PO4正四面体组成的共价键结构[A2P3O12]-,形成3D相互联系通道和两种分布导电离子间隙位置(M·和M··)。
导电离子越过瓶颈从一个位置移动到另一个位置,瓶颈的大小取决于两种间隙位置(M·和M··)的骨架离子性质和载体浓度。
结果是,NASICON类型化合物的结构和电化学性质随着骨架组成的不同而变化。
比如,在化学通式为LiA’IV2-x A’’IV x(PO4)3的化合物,晶胞参数a 和LiGe(PO)。
通过三价阳离子(Al, Cr, Ga, Fe, c取决于A’IV和A’’IV阳离子大小。
《2024年新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》范文

《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,能源存储技术已成为现代社会发展的重要支柱。
其中,锂离子电池以其高能量密度、无记忆效应和环保特性而受到广泛关注。
近年来,随着新能源技术的发展与智能化设备的应用,固态化锂二次电池由于其出色的安全性能与更高的能量密度引起了众多科研人员的注意。
本篇论文将对新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能进行深入研究。
二、新型固态化锂二次电池的制备1. 材料选择新型固态化锂二次电池主要采用固态电解质替代传统的液态电解质,其材料选择对电池性能具有重要影响。
本研究所选用的固态电解质材料为硫化物、氧化物或聚合物电解质等。
2. 制备方法制备过程主要包括材料合成、电极制备和电池组装等步骤。
首先,通过溶胶凝胶法、共沉淀法或熔融法等方法合成固态电解质材料。
然后,将活性物质、导电剂和粘结剂等混合制备成电极浆料,涂布在集流体上,经过干燥、压制等工艺制成电极。
最后,将正负极、隔膜和电解质等组装成固态锂电池。
三、相关材料的性能研究1. 固态电解质性能研究固态电解质是新型固态化锂二次电池的核心部分,其离子电导率、电化学稳定性等性能直接影响电池的整体性能。
通过实验测试和理论计算,研究不同类型固态电解质的离子传输机制及影响因素,优化其性能。
2. 正负极材料性能研究正负极材料是决定电池能量密度和循环性能的关键因素。
本部分研究将针对新型固态化锂二次电池的正负极材料进行性能研究,包括材料的合成、结构、电化学性能等方面的研究。
四、实验结果与讨论1. 实验结果通过制备不同配比和工艺的固态电解质及正负极材料,进行电池性能测试。
实验结果表明,新型固态化锂二次电池在能量密度、循环性能、安全性能等方面均有所提升。
2. 结果讨论对实验结果进行深入分析,探讨不同材料、制备工艺及电池结构对电池性能的影响。
同时,结合理论计算和模拟分析,揭示电池性能的内在机制。
五、结论与展望1. 结论本研究成功制备了新型固态化锂二次电池及相关材料,并对其性能进行了深入研究。
锂离子电池固态聚合物电解质材料制备及其性能改善

锂离子电池固态聚合物电解质材料制备及其性能改善采用液态电解质的锂离子电池在使用过程中容易引发的电解液泄露,引起安全隐患。
具有高离子电导率和稳定电位的固态电解质可以提高锂离子电池的能量密度和安全性。
聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)是一种有应用前景的聚合物材料。
本研究通过掺杂无机陶瓷颗粒、共混和构造三维网络制备了聚合物电解质,并对其电导率、锂离子迁移率和电化学稳定电位进行了研究,同时组装锂离子电池,系统分析了其充放电循环稳定性等电化学性能。
(1)本研究首先从纯PVDF-HFP基聚合物室温电导率低的特点出发,利用倒模法,通过掺杂石榴石型无机陶瓷粉末Li7L3Zr2O12制备有机-无机复合电解质并确定了最适掺杂量(10%)。
在室温下,复合聚合物电解质(CPE)具有良好的锂离子电导率3.71×1014-4 S cm-1。
复合聚合物电解质表现出更高的锂离子转移数(0.58)和较为平稳的电化学窗口(可达4.65VvsLi/Li+)。
借助复合聚合物电解质的锂离子电池电化学稳定性有所改善表现出优异的初始放电容量。
在以磷酸铁锂为正极的锂电池系统中,以0.2 C倍率下电池的放电容量达163.1 mAh g-1。
评估电池的长循环过程中,通过掺杂改性的聚合物电解质表现出更稳定的电化学充放电能力,在200次充放电周期之后,库伦效率依旧可以维持在99%以上,容量维持率可达83.8%。
(2)将含有极性很强碳酸酯基团的聚碳酸丙烯酯(PPC)通过共混的方式引入纯PVDF-HFP聚合物体系中,高电介质基团的引入构成了稳定且低结晶的内部三维载体,改善了锂离子传输并提高了电解质的循环稳定性。
共混改性后的聚合物电解质电化学稳定窗口可达4.8 Vvs Li/Li+。
利用共混聚合物电解质组装的Li/LiFe0.2Mn0.8Po4电池在100次循环后的0.2C可逆容量比约为89.8%,循环稳定性优于单一 PVDF-HFP基体。
《2024年新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》范文

《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步,能源存储技术已成为现代社会发展的关键。
其中,锂二次电池以其高能量密度、长寿命和环保等优势,在便携式电子设备、电动汽车和电网储能等领域中占据了主导地位。
然而,传统的液态电解质锂二次电池存在安全隐患,如漏液、燃烧和爆炸等。
因此,新型固态化锂二次电池的研究与开发成为了当前的重要课题。
本文旨在研究新型固态化锂二次电池及相关材料的制备方法和性能。
二、新型固态化锂二次电池材料(一)正极材料新型固态化锂二次电池的正极材料主要为富含锂的复合氧化物,如三元材料(NCM)、富锂铁磷酸盐(LFP)等。
这些材料具有高能量密度、环保无毒、循环寿命长等优点。
(二)负极材料负极材料是固态化锂二次电池的重要组成部分,主要采用硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。
这些材料具有高比容量和良好的循环稳定性。
(三)固态电解质相较于传统的液态电解质,固态电解质具有更高的安全性和更长的使用寿命。
目前研究较多的固态电解质材料包括硫化物、氧化物和聚合物等。
三、制备方法(一)正极材料的制备正极材料的制备通常采用固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法等方法。
其中,溶胶凝胶法具有制备过程简单、产物粒径均匀等优点。
(二)负极材料的制备负极材料的制备方法主要包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、机械研磨法等。
其中,机械研磨法工艺简单,适用于大规模生产。
(三)固态电解质的制备固态电解质的制备通常采用薄膜沉积法、陶瓷法等方法。
薄膜沉积法适用于制备薄层固态电解质,陶瓷法则可制备块状固态电解质。
四、性能研究(一)电化学性能新型固态化锂二次电池的电化学性能主要包括比容量、充放电循环稳定性、倍率性能等。
通过优化正负极材料和固态电解质的组成和结构,可有效提高电池的电化学性能。
(二)安全性能与传统液态电解质相比,新型固态化锂二次电池在安全性能方面具有明显优势。
其内部不会出现漏液、燃烧和爆炸等现象,为实际应用提供了安全保障。
《2024年新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》范文

《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的发展和人类对能源需求的日益增长,新型电池技术的研究与开发显得尤为重要。
作为现代社会主要的能量来源,二次电池已经成为科技发展中不可或缺的一环。
尤其是固态化锂二次电池,凭借其高能量密度、高安全性和长寿命等特点,成为当下研究的重要领域。
本论文将对新型固态化锂二次电池及其相关材料的制备与性能进行深入研究。
二、新型固态化锂二次电池的概述新型固态化锂二次电池是一种以固态电解质替代传统液态电解质的二次电池。
其优点在于固态电解质具有更高的安全性和更长的寿命,同时也能有效防止电池内部的短路和泄漏。
此外,固态电池在高温和高倍率放电方面也有着良好的性能。
三、相关材料的制备1. 固态电解质的制备固态电解质是新型固态化锂二次电池的关键组成部分。
本论文将研究不同材料的固态电解质制备方法,包括硫化物、氧化物、聚合物等材料体系,探讨不同材料的性能和特点,寻找最优的电解质材料。
制备方法包括溶胶凝胶法、共沉淀法、物理气相沉积法等。
通过对制备过程的温度、压力、时间等参数进行控制,可以得到性能良好的固态电解质。
2. 正负极材料的制备正负极材料是新型固态化锂二次电池的重要组成部分。
我们将研究锂化物、氧化物、硫化物等材料的制备方法和性能,寻找最优的正负极材料。
制备方法主要包括化学气相沉积法、球磨法等。
对于每种材料,我们都将探讨其合成条件、结构和性能,并尝试通过元素掺杂等方法优化其电化学性能。
四、性能研究我们将对新型固态化锂二次电池的电化学性能进行深入研究,包括充放电性能、循环稳定性、倍率性能等。
通过与传统的液态电解质二次电池进行对比,分析固态化锂二次电池的优点和潜在问题。
此外,我们还将研究固态电解质与正负极材料之间的界面性质,以及界面性质对电池性能的影响。
这将有助于我们更好地理解新型固态化锂二次电池的工作原理和性能特点。
五、结论与展望通过本论文的研究,我们将得到一系列性能良好的新型固态化锂二次电池及其相关材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
开题报告应用化学锂离子电池固态电解质制备及性能研究一、选题的背景与意义锂无机固态电解质(ion conductor)又称锂快离子导体(super ion conductor),按其晶体结构分为晶态电解质和非晶态电解质。
晶态电解质又称导电陶瓷,目前已研究的有钙钛矿(ABO3)型结构锂离子电解质、NASICON型结构锂离子电解质、LISICON型结构锂离子电解质等;非晶态电解质又称玻璃态电解质,目前已研究的有氧化物玻璃态锂离子电解质、硫化物玻璃态锂离子电解质等[1-5]。
其导电机制是,锂无机固态电解质具有载流子,在导电过程中伴随着Li+的迁移,并且导电能力跟温度有密切关系。
图1.列举了部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率[3]。
图1. 部分重要的晶态和非晶态无机固态电解质的离子电导率的Arrhenius曲线Fig. 1. Arrhenius plot of ionic conductivity of important crystalline and amorphous inorganicsolid lithium ion conductor.NaA(PO)(A =Ge, Ti and Zr)发现于1968年。
这个结构被描述成NASICON晶体结构IV243AO6正八面体和PO4正四面体组成的共价键结构[A2P3O12]-,形成3D相互联系通道和两种分布导电离子间隙位置(M·和M··)。
导电离子越过瓶颈从一个位置移动到另一个位置,瓶颈的大小取决于两种间隙位置(M·和M··)的骨架离子性质和载体浓度。
结果是,NASICON类型化合物的结构和电化学性质随着骨架组成的不同而变化。
比如,在化学通式为LiA’IV2-x A’’IV x(PO4)3的化合物,晶胞参数a 和c取决于A’IV和A’’IV阳离子大小。
已获得的最小晶LiGe(PO)。
通过三价阳离子(Al, Cr, Ga, Fe, Sc, In, Lu, Y, La)取代八面体中的Ti4+位置,胞是243可以提高陶瓷的烧结性能,降低晶粒边界电阻,提高材料的导电性[2-5].。
庞明杰,王严杰[6] 等采用传统高温固相法研究了Li3-2x(Al1-x Ti x)2(PO4)3系列陶瓷,单一的LiTi2(PO4)3难于烧结制备,并且离子电导率仅有8.260×10-8 S/cm(298K),掺杂Al的离子电导率明显提高,x=0.8时,离子电导率最大为,1.792×10-6 S/cm(298K)。
Aono et al. [7]研究了通过相当减少多孔性,可大大改进了陶瓷中的锂离子电导率。
在掺杂Al的陶瓷中,被叫作Li1.3Al0.3Ti 1.7(PO4 )3的化合物(LATP),被报道具有最佳的锂离子电导率(高达3×10-3S/cm,温度298K)。
最近研究的是化学通式为Li1+x Ti2-x M x (PO4)3 (M=Al, Ga, In, Sc)。
较小的Al3+阳离子取代Ti4+,较小了NASICON 结构的晶胞尺寸,提高三个数量级的离子电导率。
Xian Ming Wu[8] etal. 用液相沉积法的制备了Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3,800o C退火30min的薄膜,室温下电化学窗口超过2.4V,离子电导率接近1.57×10-5S/cm。
然而,就LLTO而言,NASICON型的材料由于Ti4+易还原,和金属锂很不稳定。
图1.2 LiTi2(PO4)3的晶体结构F ig1.2 The Structure of the crystalline LiTi2(PO4)3为制备出成本低、性能好的固态电解质,近年来国内有学者以LiTi2(PO4)3为基,以我国丰富的硅铝酸盐矿物为起始原料合成制备出了一系列性能优良的矿物快离子导体。
张玉荣[9] 以LiTi2(PO4)3为基,以福建高岭土(Al4[Si4O10](OH)8)为起始原料合成制备出的Li1+2x+y Al x Yb y Ti2-x-y Si x P3-x O12系列快离子导体,具有R-3C结构,对空气中的H2O、CO2都有很好的稳定性,x=0.1,y=0.3离子电导率最大,为2.94×10-4 S/cm(室温下),并且分解电压在4V以上。
张保柱[10] 以LiTi2(PO4)3为基,以山西煤矸石为起始原料合成制备出的Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12系列快离子导体,x=0.1,y≤0.7;x=0.2,y≤0.6均可得到R-3C 结构,x=0.1,y=0.1离子电导率最大,为1.31×10-4 S/cm(室温下)。
锂无机固态电解质应用于锂离子电池,其突出优点是安全性能好、适用温度范围宽、可大电流充放电、制备工艺简单、对环境无污染等。
以LiTi2(PO4)3为基,硅铝酸盐矿物为起始原料合成制备出了矿物快离子导体具有NASICON结构,离子电导率高,对空气稳定,材料来源广泛,成本低,有望应用于全固态锂离子电池中。
一、研究的基本内容与拟解决的主要问题:研究的基本内容:为制备离子电导率高而成本低的锂离子固态电解质,本文采用浙江三门地区丰富的粘土矿(XRF分析数据见下表1.3 )为原料,以LiTi2(PO4)3为基,掺杂异价离子(Al, Mg, Si),合成制备了NASICON型锂离子固态电解质Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12,并进行了XRD测试、红外光谱测试及交流阻抗技术测试分析了材料的结构特征、离子电导率和活化能。
表1.3 浙江三门粘土矿XRF组成分析Table1.3 The component of The clay mineral located in San men , Zhejiang by XRF拟解决的主要问题:本实验旨在制备出性能优良的锂快离子导体,通过掺杂异价离子可以明显提高LiTi2(PO4)3电导率,所以确定掺杂异价离子的种类和配比至关重要。
掺杂离子的种类的选择及配比:掺杂离子的种类和配比直接决定了其在母体晶格中的作用方式、影响材料晶体的三维通道大小、合成物中填隙Li+离子数量及提高离子电导率的能力。
掺杂离子的配比等因素目前还缺乏理论指导,只能通过大量细致的实验来进行探索。
二、研究的方法与技术路线:本项目采用高温固相合成法,以LiM2(PO4)3为基,以三门地区粘土矿为起始原料,掺杂异价离子(Mg、Al等),采用高温固相法来合成快离子导体材料Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12。
1、锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12的高温固相法合成制备:将不同的原材料按化学计量数称量,以无水乙醇为介质球磨数小时,在马弗炉内选择适宜的温度下烧结。
2、锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12的结构表征:对合成制备出的锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12进行XRD分析、红外光谱分析,研究其晶体结构特征。
3、锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12电化学性能测试:对合成制备出的锂快离子导体Li1+2x+2y Al x Mg y Ti2-x-y Si x P3-x O12进行交流阻抗分析,测定其电导率和活化能。
三、研究的总体安排与进度:2010.12-2011.3,准备实验器材和药品.,进行初步的实验条件的探索,合成出固体电解质;2011.3-2011.4,对合成得到的固体电解质进行XRD、IR、交流阻抗分析并对结果进行讨论;2011.4-2011.5 撰写毕业设计论文,准备论文答辩。
五、主要参考文献:[1] 吴宇平,戴晓兵,马军旗, 等. 锂离子电池应用与实践[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.[2] 温兆银,朱修剑,许晓雄等. 全固态锂二次电池的研究[C]//第十二届中国固态离子学学术会议论文集. 苏州: [s. n.], 2004。
[3] Phillippe Knauth. Inorganic solid Li ion conductors: An reveiew[J]. Solid State Ionics, 180(2009),911~916.[4] 郑洪河, 曲群婷, 刘云伟, 徐仲榆.无机固体电解质用于锂及锂离子电池研究进展-Ⅰ锂陶瓷电解质[J]. 电源技术, 2007, 131(5), 349~353.[5] 郑洪河, 曲群婷, 刘云伟, 徐仲榆. 无机固态电解质用于锂及锂离子蓄电池的研究进展-Ⅱ玻璃态锂无机固态电解质[J]. 电源技术, 2007, 131(12), 1015~1020.[6] 庞明杰等. 锂快离子导体Li3-2x(Al1-x Ti x)2(PO4)3的合成与表征[J]. 材料科学与工程学报, 2005, 23(5), 545~548.[7] S.Stramare, V.Thangadurai, W.Weppner, Chem.Mater. 15 , 2003.[8] Xia Ming Wu, Xin Hai Li, Shao Wei Wang etal. Preparation and characterization oflithium-ion-conductive Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 thin films by solution depositon[J]. Thin Solid Films, 2003, 425, 103-107.[9] 张玉荣. 矿物锂快离子导体及锂离子电池电极材料的合成、表征与应用研究[D]. 福建:福州大学, 2001.[10] 张保柱. LiSiO4衍生物和NASICON型锂快离子导体的合成与改进及性能研究[D].山西: 山西大学, 2006.文献综述化学锂离子电池固态电解质制备及性能研究锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、功率密度高、循环寿命长、自放电率低、可快速充放电、无记忆效应、绿色环保无污染等绝对优点,是当今国际公认的理想化学电源,广泛应用于电子产品、交通工具、军事领域和储能方面[1-3]。
目前国内外锂离子二次电池大部分采用的是液态电解质,在生产使用过程中常常遇到一些问题:电解液生产过程中对水分要求十分严格,在电池生产装配过程中对空气湿度也有十分苛刻的要求[4];液态有机电解质可能泄露,部分电解质还对集流体有腐蚀作用,极大限制了锂离子电池向薄层化、小型化的发展趋势;在过高的温度下发生爆炸从而造成安全事故,无法应用在一些对安全性要求高的场合;此外,液态电解质锂离子电池普遍存在循环容量衰减问题,使用一段时间后由于电极活性物质在电解质中的溶解、反应而部分失效。