碳复合硅酸钴锂的溶剂热合成及其储锂问题分析【开题报告+文献综述+毕业论文】.Doc

碳复合硅酸钴锂的溶剂热合成及其储锂问题分析 PAGE 4 PAGE 21 本科毕业设计 开题报告 化学 碳复合硅酸钴锂的溶剂热合成及其储锂问题分析 一、选题的背景与意义 锂离子蓄电池自20 世纪90 年代商业化以来，广泛应用于各种便携式电子产品，并成为电动车和混合动力车的储能装置。由于具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、循环寿命长、无记忆效应以及环境友好等优点而成为便携式电子产品的理想电源。近年来新一代电子产品及动力工具的进一步开发导致对电源系统的比能量和比功率提出了更高要求, 而新型高容量电极材料特别是正极材料的设计与制备是获得高性能锂电池的关键。 研究的基本内容与拟解决的主要问题： （一）课题研究的主要内容 1.?以乙二醇和水为介质，通过葡萄糖的脱水缩聚反应，获得硬碳球，运用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射和红外振动光谱分析分析硬碳球的形貌、尺寸及结构。 2.?将纳米碳球作为负载材料，使得一定化学计量比的氯化钴、纳米二氧化硅、氢氧化锂通过溶剂热的方法，反应生成硅酸钴锂并负载在纳米碳球表面，并运用扫描电子显微镜、X射线粉末衍射和红外振动光谱分析分析硬碳球的形貌、尺寸及结构。 3.?将碳复合硅酸钴锂作为正极、金属锂作为负极，组装成锂离子电池，评价这种复合材料的电化学性能，并根据实验结果优化合成工艺，以最终获得具有优异储锂性能的碳复合硅酸钴锂正极材料。 （二）该课题拟解决的主要问题 1、寻找合适的制备前体的反应体系和反应条件 2、寻找如何减少合成法材料中杂质的存在的方法 3、寻找Li2CoSiO4在不同温度与电流密度下的结构变化及衰减的原因 二.研究的方法与技术路线： 在查阅有关锂离子电池正极材料尤其是钴酸基化合物文献的研究进展基础上，本课题拟采用以下技术方案 1、水热法 水热法生产的特点是粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制,生产成本低。用水热法制备的粉体一般无需烧结,这就可以避免在烧结过程中晶粒会长大而且杂质容易混入等缺点。 2、溶剂热法 在溶剂热反应中，过程相对简单而且易于控制，物相的形成、粒径的大小、形态也能够控制，而且产物的分散性较好。在溶剂热条件下，溶剂的性质相互影响，变化很大，且其性质与通常条件下相差很大，反应物的溶解、分散过及化学反应活性大大的提高或增强。这就使得反应能够在较低的温度下发生。 3、产物的表征 应用X-射线粉末衍射仪、红外光谱仪分析其物相结构；激光粒度分析仪、扫描电子显微镜观察表面形貌和测定粒径大小； 4、产物的性能测试 碳复合硅酸钴锂作为正极、金属锂作为负极，组装成锂离子电池在充放电仪上测试电池的性能。在电化学工作站测量交流阻抗。 研究的总体安排与进度： 2010年09月-2010年11月?????文献调研及实验原材料的准备 2010年12月-2010年12月?????纳米碳球的制备及优化 2011年01月-2011年02月?????碳复合硅酸钴锂的溶剂热合成 2011年03月-2011年04月?????碳复合硅酸钴里的储锂行为、结构及储锂性 能分析 2011年05月-2011年05月?????实验总结，毕业论文的撰写及答辩 五、主要参考文献： [1]??A.?R.?Armstrong,?C.?Lyness,?M.?Menetrier,?P.?G.?Bruce,?Structural?Polymorphism?in?Li2CoSiO4?Intercalation?Electrodes:?A?Combined?Diffraction?and?NMR?Study[J],?Chem.?Mater.?2010,?22:?1892–1900. [2]??Q.?Wang,?H.?Li,?L.?Q.?Chen,?X.?J.?Huang,?Novel?spherical?microporous?carbon?as?anode?material?for?Li-ion?batteries[J],?Solid?State?Ionics,?2002,?152–153:?43–?50. [3]??X.?D.?Wu,?Z.?X.?Wang,?L.?Q.?Chen,?X.?J.?Huang,?Surface?compatibility?in?a?carbon–alloy?composite?and?its?influence?on?the?electrochemical?performance?of?Li/ion?batteries[J],?Carbon,?2004,?42:?1965–1972. [4]??K.?E.?Aifantis,?S.?A.?Hackney,?R.?V.?Kumar,?High?E