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磷酸铁锂及其石墨烯复合材料的制备与性能研究的开题报告
题目：磷酸铁锂及其石墨烯复合材料的制备与性能研究
一、选题背景及意义
以电动汽车的普及为背景，新型电池技术越来越受到重视。磷酸铁锂（LiFePO4）电池由于其高安全性、高性能和成本较低等特点，成为新型锂离子电池中具有很大潜力的一种。然而，LiFePO4电池在高倍率放电时，其放电容量和电化学性能受到一定的限制，这限制了其在电动汽车上的应用。因此，研究提高LiFePO4电池的倍率性能，成为当前新型电池技术研究的热点和难点之一。
石墨烯具有高比表面积、高导电性和高机械强度等优异的性能，被广泛应用于各种领域。近年来，石墨烯被引入到锂离子电池领域，以期提高电池的性能。因此，将石墨烯与LiFePO4复合制备材料，探索其应用于电动汽车的性能表现，具有一定的研究意义和应用前景。
二、研究内容
1.制备磷酸铁锂粉体材料及石墨烯；
2.制备磷酸铁锂/石墨烯复合材料；
3.对所制备的磷酸铁锂及其石墨烯复合材料进行物性和电化学性能测试，包括晶体结构、电导率、放电容量等。
三、研究方法
1.利用化学方法合成磷酸铁锂纳米晶体粉体；
2.利用机械剥离法制备石墨烯；
3.采用球磨和高温煅烧方法制备磷酸铁锂/石墨烯复合材料；
4.利用XRD、SEM、TEM、FTIR等测试手段，对所制备的材料进行结构、形貌和化学成分分析；
5.利用恒流充放电充放电法、循环伏安法等测试手段，对所制备的材料进行电化学性能测试。
四、预期成果
1.完成磷酸铁锂及其石墨烯复合材料的制备；
2.对所制备的材料进行结构、形貌和化学成分分析；
3.对所制备的材料进行电化学性能测试；
4.得到磷酸铁锂及其石墨烯复合材料的晶体结构、电导率、放电容量等相关性能数据；
5.对磷酸铁锂及其石墨烯复合材料的应用前景进行探讨。
五、研究难点
1.磷酸铁锂及其石墨烯复合材料的制备工艺；
2.磷酸铁锂及其石墨烯复合材料的结构和性能分析；
3.磷酸铁锂及其石墨烯复合材料的电化学性能测试方法。
六、预期创新点
1.通过石墨烯的应用提高LiFePO4电池的倍率性能；
2.探索新型电池材料的制备方法和应用前景。
七、研究进度安排
1.研究方案的拟定：2022年6月-7月；
2.实验室基础试验：2022年8月-2023年3月；
3.材料性能分析：2023年3月-2023年5月；
4.论文写作：2023年5月-2023年8月；
5.论文修改：2023年8月-2023年10月。
八、参考文献
1.Chen,X.,Peng,X.,Li,X.,etal.(2018).InvestigationoftheelectrochemicalperformanceofFePO4/graphenecompositesascathodesforlithium-ionbatteries.FrontiersinChemistry,622(6),1-9.
2.Kim,S.,Park,J.,&Lee,K.(2016).DevelopmentofLiFePO4cathodematerialsforhighpowerlithium-ionbatteries:Amaterialperspective.JournaloftheKoreanCeramicSociety,53(1),1-18.
3.Panchakarla,L.S.,Kim,H.S.,&Lee,Y.H.(2009).Simultaneousliquid-phaseexfoliationandreductionofgrapheneoxide.JournalofNanoparticleResearch,11(2),311-317.
4.Wang,Y.,Wang,D.,&Qian,Y.(2015).RecentadvancesinelectrodematerialsforLi-ionbatteries.JournalofMaterialsChemistryA,3(19),9369-9382.
5.Wu,X.,Hu,Y.,Wu,Q.,etal.(2016).Graphenehierarchicalstructuresforhigh-performanceLiFePO4compositeelectrode.ACSAppliedMaterials&Interfaces,8(27),17353-17361.