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基本信息

項(xiàng)目名稱：
動(dòng)力鋰離子電池鉻鎳摻雜尖晶石錳酸鋰的研究
小類：
能源化工
簡介：
采用超聲輔助共沉淀法合成鎳鉻摻雜尖晶石錳酸鋰，運(yùn)用量子化學(xué)第一性原理計(jì)算出尖晶石錳酸鋰的晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提出其摻雜模型。超聲輔助共沉淀法和鉻鎳同時(shí)摻雜提高了尖晶石錳酸鋰的循環(huán)性能和能量密度。本文將本科階段物理化學(xué)的知識(shí)引入到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)...(查看更多)
詳細(xì)介紹：
采用超聲輔助共沉淀法成功制備了鉻鎳摻雜尖晶石錳酸鋰正極材料，采用第一性原理提出了尖晶石錳酸鋰的摻雜模型。摻雜一定量的Cr3+、Ni2+取代Mn3+，并未改變尖晶石LiMn2O4的基本結(jié)構(gòu)，Cr與O具有較高的親和力，從而Cr的摻雜抑制了LiyNi1-yO雜質(zhì)的形成進(jìn)一步減少了Mn3+的含量...(查看更多)

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

采用第一性原理計(jì)算出尖晶石錳酸鋰的晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提出其摻雜模型，并用新的方法合成鎳鉻摻雜尖晶石錳酸鋰，從而提高尖晶石錳酸鋰的循環(huán)性能和能量密度，將物理化學(xué)中的知識(shí)引入到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋中，理論與實(shí)踐結(jié)合。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

(1)采用第一性原理計(jì)算出錳酸鋰的晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提出Cr、Ni摻雜后的模型； (2)采用一種簡單方法合成了高性能的鎳鉻復(fù)合摻雜尖晶石錳酸鋰材料，提高了錳酸鋰正極材料的電壓平臺(tái)、循環(huán)性能和能量密度； (3)采用物理化學(xué)中的Kelvin公式和Arrhenius方程...(查看更多)

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

本作品具有較高的使用價(jià)值，為將高壓錳酸鋰正極材料商品化奠定了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐基礎(chǔ)，具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。

學(xué)術(shù)論文摘要

采用超聲輔助共沉淀法(UACP)制備了亞微米晶相的鋰離子電池LiNi0.4Cr0.2Mn1.4O4和LiNi0.5Mn1.5O4正極材料，研究了其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能，采用量子化學(xué)第一性原理計(jì)算出尖晶石錳酸鋰的晶體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提出其摻雜模型。XRD圖表明Cr的摻雜抑制了Liy...(查看更多)

獲獎(jiǎng)情況

2009年5月，獲校第七屆大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽特等獎(jiǎng)； 2009年6月，團(tuán)省委、省教育廳、省科協(xié)、省學(xué)聯(lián)，獲省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎(jiǎng)。

鑒定結(jié)果

未見報(bào)道Cr、Ni同時(shí)摻雜錳酸鋰，將錳酸鋰電壓平臺(tái)提高至4.7V左右。未見報(bào)道采用物理化學(xué)中的Kelvin公式和Arrhenius方程解釋超聲波影響電極材料性能的原因。未見報(bào)道Cr、Ni摻雜后的模型。

參考文獻(xiàn)

[1]伊廷鋒, 胡信國, 霍慧彬等. 稀有金屬材料與工程. 2006, 35(9): 1350~1353. [2]康慨, 戴受惠, 萬玉華. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2001, 16(4): 586. [3]陳志武, 程璇, 張穎等. 稀有金屬材料與工程. 2003, 32(9): 693. [4]伊廷鋒, 朱彥榮, 諸榮...(查看更多)

同類課題研究水平概述

LiMn2O4系列材料以其原料資源豐富、成本低廉(Mn與Co的價(jià)格比約為1/40～1/20)、安全性好、無環(huán)境污染、制備容易等優(yōu)點(diǎn)，而一度成為動(dòng)力鋰離子電池正極材料的希望，但由于在充放電過程中會(huì)發(fā)生Jahn-Teller效應(yīng)，容量衰減很快，這些都限制了對LiMn2O4進(...(查看更多)
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