钛材塑性加工技术课题-钛酸锂电池研究报告.doc

钛材塑性加工技术课题 研究报告 题 目 组 员 指导教师 目 录 1 绪 论 1 1.1 研究背景 1 1.2研究的使用意义 2 1.3 国内外的研究现状 2 1.3.1国外研究现状 2 1.3.2国内研究现状 3 2 钛酸锂制备 5 2.1 研究目的 5 2.2 实验部分 6 2.2.1 实验原理 6 2.2.2 主要原料及器材 6 2.2.3 实验步骤 7 2.3 性能表征 9 2.3.1 XRD 测试 9 2.3.2 SEM 测试 9 3 固相法制备钛酸锂的表征 10 3.1 反应物未球磨时产物的表征 10 3.1.1 未经球磨产物的 XRD 图谱分析 10 3.1.2 未经球磨产物的微观形貌分析 11 3.2 普通球磨机球磨后产物的表征 12 3.2.1 普通球磨时间对产物物相的影响 12 3.2.2 普通球磨煅烧温度对产物物相的影响 13 3.2.3 普通球磨煅烧时间对产物物相的影响 14 3.2.4 普通球磨机球磨产物的形貌分析 15 3.3 高能球磨法制备钛酸锂的性能表征 17 3.3.1 高能球磨原料配比对产物物相的影响 17 3.3.2 高能球磨时间对产物物相的影响 17 3.3.3 高能球磨煅烧温度对产物物相的影响 18 3.3.4 高能球磨煅烧时间对产物物相的影响 19 3.3.5 球磨时间对产物微观形貌的影响 20 3.3.6 高能球磨后煅烧时间对产物形貌的影响 22 3.4 实验结论 23 4 创新与展望 24 4.1创新之处 24 4.2 存在的问题和发展方向 24 5 可行性论证 25 5.1项目研究必要性 26 5.1.1 有效缓解我国能源紧张问题的重要举措 26 5.1.2促进我国节能环保行业快速发展 26 5.2 项目研究可行性 26 5.2.1 项目研究符合国家产业政策及发展规划 26 5.2.2 资源优势 26 5.2.3 技术可行 27 5.2.4 行业市场需求分析 27 参考文献 28 1 绪 论 1.1 研究背景 当今世界，能源安全是各国的最重要战略。目前，世界主要的能源是石油，而石油主要产于中东地区，我国已经成为石油净进口国，60%的石油来自进口，而全世界已探明的石油储量按目前的开采速度只够30年之用。因此，发展新能源作为石油代替能源成为世界各国的共同目标，锂离子电池是目前必威体育精装版型的充电电池，其工作压力高，比能量高，长寿命，对环境污染小，可快速充放电等一系列优点，广泛用于各种军用民用领域。 由于石油储量越来越少，而交通运输消耗了50—60%的石油，使用汽柴油味动力来源的内燃机车又是对环境污染最为严重的因素。而以电力为动力的新能源汽车，尤其是纯电动车在运行过程中队环境是零排放的。以电动汽车代替目前的内燃机车，空气污染以及温室效应将得到极大的缓解。而电动汽车的关键部件就是提供动力能源的电池，传统的充放电电池如铅酸电池、镍-镉电池及镍-氢电池都存在一系列缺点，已不适合作为新型电动汽车的电池，铅酸电池在生产环节中有大量的铅排放，造成环境的铅污染，西方发达国家已不再生产，而是把生产放在我国等发展中国家，镍-镉电池也会对环境造成严重污染，且有记忆效应，不利于电动汽车的应用。而锂离子电池有大容量、高能量比、可大倍率充放电等优点，可满足新型能源汽车对电池的要求。 用于电动汽车的电池必须具有可大倍率电流充放电的能力，而目前锂 子电池中的负极材料主要为碳材料。而由于碳材料的工作电位较低，在其表面会形成SEI膜，在大倍率电流放电时，锂离子在SEI表面会沉积而成锂枝晶，枝晶折断会形成死锂而造成电池中可逆的锂减少，造成电池容量衰减，而当枝晶长度足以穿透隔膜时，奖造成电池短路，引起火灾甚至爆炸。所以，碳负极材料已不适用动力锂离子电池的负极材料。Li4Ti5O2由于其循环性能稳定，平台明显，有利于动力电池中荷电状态的检测，可为电池组控制系统提供可靠的信号，十分适用于电动汽车用动力电池。因此，Li4Ti5O2作为动力电池的负极材料具有研究价值。 1.2研究的使用意义 目前，我国已成为世界最大的电池生产国，但是生产多为低端的产品，自主知识产权少，多为高能耗高污染行业，如铅酸及镍镉、镍氢电池，和一些低端的锂离子电池。而随着移动设备，尤其是电子产品的大量普及，电池行业有巨大的发展潜力。国家对新能源汽车大力鼓励发展，为新型锂离子电池材料的发展提供了强大助推作用。而目前我国相关行业的发展水平与发达国家差距还很大，自主创新少，因此有必要加强对相关材料的研发，本文对Li4Ti5O2的研究具有一定意义。 1.3 国内外的研究现状 1.3.1国外研究现状 目前，国外对钛酸锂的研究工作比较靠前，已经将钛酸锂与、等不同的正极材料组成锂离子蓄电池