钛酸锂电池研究报告 - 图文

钛材塑性加工技术课题

研究报告

题 目 钛酸锂电池的研究与发展方向 组 员 乔红林 武艳 唐飞扬 张德洋 王成乾 张振兴 指导教师 肖玄

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

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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

II

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，锂离子电池是目前最新型的充电电池，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

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