湖北工程学院本科毕业论文(设计)尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4的制备及电化学性能研究

1、课题名称 ：尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4的制备及电化学性能研究课题性质 ：实践应用型院 系 ：化学与材料科学学院专 业 ：材料化学学生姓名 ：饶顺学 号 ：24117指导教师 ：王锋2016年10月12日1、 综述本课题国内外相关研究动态，说明选题的目的、意义参考文献放在对应的位置！随着人类社会的进步，石油、天然气和煤等不可再生的化石燃料的消耗，在不久的将来，传统能源将消耗殆尽，不能够满足人们日益增长的能源需求，因此，寻找新的可再生能源受到人们的广泛关注。锂离子电池、金属氢化物镍电池、无汞碱性锌锰电池、燃料电池、太阳能电池等将是 21 世纪最理想的绿色环保电源。锂离子电池具有开路电压高

2、(3.6 或 3.7 V)、能量密度大、使用寿命长(高达 2000 次)、无记忆效应、工作温度范围宽、无污染及自放电小等优点，因此成为发展、生产及应用的热点。锂离子电池可满足笔记本电脑、移动电话、小型摄像机等便携式电子产品对化学电源的小型化、高比能量、长循环寿命、贮存性能好、对环境无污染等要求。这些都说明了锂离子电池将具有广泛的市场前景。近年来，锂离子电池已广泛应用于纯电动汽车和混合动力汽车，并不断应用于大型智能电网、航空航天、通信工程和轨道交通等领域。但随着科技地进步，人们生活水平地提高，对于锂离子电池的性能也就有了更高的要求。因此，开发新型的高能量密度、高倍率性能的电池材料尤其是电极材料，

3、是当前锂离子电池研究的主要方向。最早开始商业化的锂离子正极材料LiCoO2具有较好的稳定性，但由于钴价格昂贵且对环境的危害性，其他正极材料正试图取而代之。LiMn2O4和LiFePO4的价格相对较低，对环境危害小且资源丰富，但它们的工作电压较低。近年来广受关注的LiNi0.5Mn1.5O4正极材料，其放电平台约4.7V，与较尖晶石型LiMn2O4相比，不仅具有较高的充放电电压平台，而且因Ni的掺入使得材料的结构稳定性提高，并且Ni2+的加入使得Mn的氧化态全部变为+4价，能够有效抑制由于Mn3+存在造成的Jahn-Teller效应等优点，因而获得了较好循环性能和倍率性能。本次实验是以LiOHH

4、2O、MnSO4H2O和NiSO46H2O等为原料，采用水热法合成尖晶石形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料，研究不同锂量和热处理对尖晶石形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的初始容量、放电 平台以及循环性能的影响。利用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电化学测试分别对材料结构、形貌以及电化学性能进行表征，通过获得的相关电化学图谱初步分析尖晶石形LiNi0.5Mn1.5O4的工作原理，及分析对所制得的尖晶石形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的实际应用前景等。二、研究的主要内容、拟解决的主要问题 以LiOHH2O与MnSO4H2O和NiSO46H2O等为原料，采用水热法合成尖晶石形LiN

5、i0.5Mn1.5O4正极材料，研究不同锂量和热处理对尖晶石形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的初始容量、放电 平台以及循环性能的影响。利用粉末X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电化学测试分别对材料结构、形貌以及电化学性能进行表征，通过获得的相关电化学图谱初步分析尖晶石形LiNi0.5Mn1.5O4的工作原理，及分析对所制得的尖晶石形LiNi0.5Mn1.5O4正极材料的实际应用前景等。三、研究步骤四、论文研究工作进度安排（研究的具体计划）2016.09 查阅相关文献，完成开题报告；2016.10-2017.03 拟定实验计划，开展实验，完成论文中期检查；2017.04-2017.05 。主要

6、参考文献（列主要文献1020条）参考文献格式要按照日志上要求写！M Wakihara. Recent developments in lithium ion batteries. J, Materials Science and Engineering, 2001, 33: 109-1343.4.5. Liu Y Z, Zhang M H, Xia Y G, Qiu B, Liu Z P, Li X. One-step hydrothermal method synthesis of core-shell LiNi0.5Mn1.5O4 spinel cathodes for Li-ion ba

7、tteries J. Journal of Power Sources, 2014, 256,66-71.7. J Cho, G Kim. Enhancement of Thermal Stability of LiCoO2 by LiMn2O4 CoatingJ.Electrochemical and Solid-State Letters,1999,2(6): 253-255.8. C. Arbizzani, A. Balducci, Mastragostino, et al. Li1.01Mn1.97O4 surface modification by poly(3,4-ethylene

8、 dioxythiophene) J.J Power Sources, 2003,119-121,695-700.9.Qiu X, Sun X, Shen W, et al.Spinel Li1+xMn2O4 synthesized by co-precipitation as cathodes for lithium ion batteriesJ . Solid State Ionics, 1997, 93 (3-4):335-339.10.S. Patoux, and M. M. Doeff.Synthesis of LiNi1/3Co1/3Mnl/3O2from nitrate precursors.Electrochem. Commun., 2004,6(8):767-772.11.H. Arai,S.Okada,Y.Sakurai,and J.I.yamaki.Reversibility of LiNiO2 Cathode. Solid State Ionics, 1997, 95(3-4):275-282.12.D Huang, Solid solutions: New Cathodes for next Generation Lli