立項(xiàng)-噴霧干燥法制備改性li4ti5o12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究

化學(xué)與化工學(xué)院噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究指導(dǎo)老師：王素清項(xiàng)目成員：鄭龍黃春森廖宏輝HOW研究背景目標(biāo)與進(jìn)度安排方案論證經(jīng)費(fèi)使用計(jì)劃預(yù)期成果創(chuàng)新點(diǎn)噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究項(xiàng)目分析Background背景能源環(huán)境EnergyCrisis危機(jī)煤炭、石油、天然氣等常規(guī)能源的儲(chǔ)量急劇下降，生態(tài)環(huán)境日益破壞噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究研究背景電池現(xiàn)狀A(yù)ctualityDefect缺陷現(xiàn)階段，以碳作為負(fù)極材料的商用的鋰離子電池存在諸多缺點(diǎn)項(xiàng)目優(yōu)勢(shì)SuperiorityMaterial材料LTO因其更優(yōu)異的性能的性能被認(rèn)為是替代碳的很好的材料Background背景電池現(xiàn)狀A(yù)ctualityDefect缺陷現(xiàn)階段，以碳作為負(fù)極材料的商用的鋰離子電池存在諸多缺點(diǎn)噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究研究背景Background背景項(xiàng)目優(yōu)勢(shì)SuperiorityMaterial材料LTO因其更優(yōu)異的性能的性能被認(rèn)為是替代碳的很好的材料噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究研究背景目標(biāo)與進(jìn)度安排精心安排，高效執(zhí)行噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究目標(biāo)安排1.利用噴霧干燥法對(duì)Li4Ti5O12晶體均勻摻雜金屬離子、碳包覆2.改變Li4Ti5O12晶體微觀結(jié)構(gòu)，提高其

電化學(xué)性能3.得到具有高能量密度高功率密度的鋰離子電極材料噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究3.第三階段(2015.2-2015.3)對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，為相關(guān)論文做準(zhǔn)備；進(jìn)度安排1.第一階段(2014.5-2014.7)通過查閱文獻(xiàn)資料，確定所要摻雜元素的種類及含量，碳包覆的含

量，與老師商討和制定初步實(shí)驗(yàn)方案；2.第二階段(2014.8-2015.1)制備性能良好的Li4Ti5O12、Li4Ti5O12摻雜材料、碳包覆Li4Ti5O12復(fù)合材料；利用TG-DSC、XRD、SEM對(duì)材料的物理性能進(jìn)行表征;恒流充放法、循環(huán)伏安和交流阻抗等對(duì)材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試；噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究4.第四階段(2010.4-2011.5)總結(jié)實(shí)驗(yàn)，補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成論文。方案論證切實(shí)可行，完備周到噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)原理技術(shù)路線成功保障噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究方案論證噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）常溫下利用鋰鹽、鈦鹽、去離子水等，采用噴霧干燥法制備Li4Ti50l2。利用實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)Li4Ti50l2的物理性能和電化學(xué)性能進(jìn)行測定測試。（2）選取合適的摻雜金屬元素和碳源利用噴霧干燥法對(duì)Li4Ti50l2進(jìn)行摻染及包覆。利用實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)Li4Ti50l2復(fù)合材料的物理性能和電化學(xué)性能進(jìn)行測定測試。（3）通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，總結(jié)摻雜、碳包覆對(duì)Li4Ti50l2物理性能和電化學(xué)性能的提高。2.實(shí)驗(yàn)原理噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究實(shí)驗(yàn)原理噴霧干燥法金屬元素?fù)诫s改性碳包覆摻雜改性3.技術(shù)路線Li4Ti5O12結(jié)構(gòu)：1.尖晶石型立方結(jié)構(gòu)

2.空間群為Fd3m性質(zhì)：1.零應(yīng)變性

2.電壓平臺(tái)高（1.56V）噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究鋰電池工作原理充電時(shí)：鋰離子從正極經(jīng)電解液遷移到負(fù)極，電子從負(fù)極到正極放電時(shí)：鋰離子從負(fù)極脫出遷移回正極，電子從正極回到負(fù)極整個(gè)過程中，鋰離子遷移速度=電子傳導(dǎo)速度噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究噴霧干燥法制備Li4Ti5O12XRD圖像：產(chǎn)物L(fēng)TO具有良好的尖晶石結(jié)構(gòu)SEM圖像：多孔球形納米顆粒，分散性好

噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究噴霧干燥法制備Li4Ti5O12充放電曲線：高倍率下放出容量較大循環(huán)能力變現(xiàn)：不同倍率下，充放電100次，容量保持良好噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究摻雜改性（以鎂為例）提高導(dǎo)電性：電導(dǎo)率=電子/空子數(shù)×電荷數(shù)×遷移率

電子/空子數(shù)越多，電導(dǎo)率越大提高鋰離子遷移速率：鎂離子摻雜后，在晶胞中產(chǎn)生鋰離子空位，鋰離子空位的存在有利于鋰離子在晶胞內(nèi)部的傳輸擴(kuò)散噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究碳包覆改性提高導(dǎo)電性：碳包覆可在Li4Ti5O12顆粒表面形成一種具有良好導(dǎo)電性的碳網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提高鋰離子遷移速率：抑制晶粒的長大,減小晶粒尺寸，縮短鋰離子的脫嵌路徑噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究3.技術(shù)路線1.利用噴霧干燥法制備Li4Ti5O12晶體及其復(fù)合材料2.利用實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)所得材料進(jìn)行分析，最后得到結(jié)論。1.指導(dǎo)老師記所在課題組課題組具有多年電池研究積累，確保研究方案正確，指導(dǎo)小組成員研究2.小組成員掌握試驗(yàn)流程及原理，具有良好的學(xué)習(xí)、動(dòng)手能力3.華南理工大學(xué)儀器測試中心有大型先進(jìn)的儀器設(shè)基礎(chǔ)噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究成功保障4.成功保障噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究創(chuàng)新性分析創(chuàng)新在我，引領(lǐng)未來噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究創(chuàng)新未來首次采用干燥噴霧法，對(duì)Li4Ti5O12進(jìn)行摻雜和碳包覆，操作簡單，節(jié)約能源Li4Ti5O12晶體的導(dǎo)電性增大和穩(wěn)定性提高，優(yōu)化了它的電化學(xué)性能。噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究實(shí)驗(yàn)預(yù)期1.獲得電化學(xué)性能優(yōu)秀的摻雜Li4Ti5O12、碳包覆Li4Ti5O12負(fù)極電極材料2.發(fā)表1~2篇相關(guān)的論文，并爭取做到在重要期刊雜志上發(fā)表。經(jīng)費(fèi)使用計(jì)劃合理運(yùn)用，資有所值噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究噴霧干燥法制備改性Li4Ti5O12多孔球形顆粒及其鋰離子電池性能研究預(yù)算經(jīng)費(fèi)（元）主要用途階段下達(dá)經(jīng)費(fèi)計(jì)劃第一階段第二階段第三階段第四階段3500實(shí)驗(yàn)藥品，玻璃儀器等