富锂锰基层状氧化物正极材料的表面改性及电化学性能的研究任务书

 2022-01-14 08:01

全文总字数:2622字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

随着化石燃料的大量消耗和社会对能源的需求量增加,世界面临日益严重的能源危机。锂离子电池作为一种环保,绿色且高效的二次电池,可以将风能,太阳能,生物能等绿色能源转化为化学能以备各行业的应用,因而在应对能源问题方面被寄予厚望。其中,正极材料在锂离子电池充放电时的锂离子脱出与嵌入反应中具有重要作用,故其容量等电化学性能作为当前限制锂离子电池发展的关键问题而被广泛关注。富锂锰基层状氧化物(如Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2),因其具有高比容量、高的电压平台和低成本而成为下一代锂离子电池正极的候选材料之一。然而这种材料还存在许多影响电池性能的问题,如首次库伦效率低、长循环过程中的电压和容量衰减、倍率性能差等,这些问题严重阻碍了其实际的应用。在此实验中,计划通过表面修饰的方法对其进行改性。通过对原样Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2的修饰处理,电解液和电极的界面性能得到改善,传质速率加快,副反应的发生得到遏制,颗粒的表面结构在循环过程中的退化得到缓解,这一方面可以解决这种材料库伦效率低和倍率性能差的问题,还有可能解决长循环中的电压衰退和容量衰减的问题,也可以为克服使其在工业化大规模生产应用方面的问题提供思路。

设计(论文)主要内容:

1.文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系;

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1.查阅不少于15篇相关文献资料,其中近5年英文文献不少于3篇,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,完成开题报告;

2.精心设计实验以及通过对照实验突出正样的优势,在实验过程中根据实验现象以及表征与测试结果做出合理的调整;

3.对样品进行容量,循环稳定性等电化学测试,以及对样品进行物相分析,电镜及元素分布分析,能谱分析等一系列测试,并根据测试结果分析性能提升的原理;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

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4-6周:按照实验方案合成样品材料,在实验过程中根据实验情况进行优化调整。

第7-11周:对样品进行一系列电池容量及稳定性的测试以及材料的结构与形貌的表征。

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4. 主要参考文献

[1] Qian J, Liu L, Yang J, et al. Electrochemical surface passivation of LiCoO 2 particles at ultrahigh voltage and its applications in lithium-based batteries [J]. Nature communications, 2018, 9(1): 4918.

[2] Piao J Y, Gu L, Wei Z, et al. Phase control on surface for the stabilization of high energy cathode materials of lithium ion batteries [J]. Journal of the American Chemical Society, 2019, 141(12): 4900-4907.

[3] An L, Zhang Z, Feng J, et al. Heterostructure-promoted oxygen electrocatalysis enables rechargeable zinc–air battery with neutral aqueous electrolyte[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018, 140(50): 17624-17631.

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