锂离子电池层状镍基正极材料的制备及其改性研究的任务书.docx

锂离子电池层状镍基正极材料的制备及其改性研究的任务书
任务书
一、任务背景
锂离子电池作为目前应用最为广泛的电池之一，已经渗透到每一个领域。其中正极材料作为锂离子电池的关键部分，其性能直接影响电池的工作性能。目前，商业化的锂离子电池主要采用层状氧化物（如LiCoO2）为正极材料，但由于其价格高，资源稀缺，有毒等缺点，充分发挥正极材料的性能，提高其能量密度和长寿命是当前锂离子电池材料的研究热点。其中，层状镍基正极材料以其资源丰富、价格便宜、性能优良、安全性好等优点，成为了研究的热点。
近年来，为了进一步提高层状镍基正极材料的性能，改性研究得到了广泛的关注。在比较成熟的制备方法基础上引入新的改性方法，如掺杂、涂层等，既能提高层状镍基正极材料的电化学性能，又能提高其结构稳定性和安全性，进一步推进锂离子电池的发展。
二、任务目标
本研究的目标是探究层状镍基正极材料的制备方法及其改性研究，具体包括以下内容：
1.优化层状镍基正极材料的制备方法，研究制备条件对材料性能的影响。
2.通过掺杂方法，引入不同的离子（如Ti、Mn等）到层状镍基材料中，研究掺杂对层状镍基材料性能的影响。
3.通过涂层方法，涂覆不同的功能材料（如阳离子涂层材料）于层状镍基材料表面，研究涂层对层状镍基材料性能的影响。
4.基于不同改性方法得到的材料进行结构、电化学性能等方面的测试和对比，通过对比分析得出不同改性方法的优缺点和适用范围。
三、任务步骤与计划
1.研究层状镍基正极材料的制备方法。
1.1收集和分析层状镍基正极材料的制备方法及其性能。
1.2优化制备方法，通过控制不同的制备参数，如温度、时间、pH值等，制备出优良的层状镍基正极材料。
1.3对制备的材料进行结构、形貌等方面的测试，检验材料质量。
2.研究掺杂层状镍基正极材料的性能改善。
2.1确定不同的掺杂元素种类和掺杂量，进行材料的制备。。
2.2对掺杂材料进行结构、形貌等方面的测试，分析掺杂对层状镍基材料性能的影响。
2.3对比分析不同掺杂元素对层状镍基材料的电化学性能的影响，得出不同掺杂元素的优缺点和适用范围。
3.研究涂层层状镍基正极材料的性能改善。
3.1选定不同的功能材料（如阳离子涂层材料），通过溶剂法、化学还原法等方法将其涂覆于层状镍基材料表面。
3.2对涂层材料进行结构、形貌等方面的测试，分析涂层对层状镍基材料性能的影响。
3.3对比分析不同功能材料的优缺点和适用范围。
4.对比分析不同改性方法得到的材料的电化学性能
4.1选取性能测试指标，如电化学容量、循环性能等，对比分析不同改性方法的优缺点和适用范围。
4.2通过一系列测试，得出最佳的改性方法，并提出改善锂离子电池性能的策略。
四、研究成果和进展
本研究拟在22个月内完成，主要研究内容为：锂离子电池层状镍基正极材料的制备及其改性研究。一方面，将完善层状镍基材料制备的方法，得到质量更好、性能更优良的层状镍基正极材料；另一方面，通过掺杂，涂层等方式进行材料改性，得到电化学性能更优秀的锂离子电池正极材料。本研究的成果，将有助于锂离子电池正极材料性能的提升，为锂离子电池的应用提供更好的支持。
五、参考文献
1.MaoyuWang,YuanqiangHao,WeiYi,LeiGao,“StructuralLi-NiDisorder,Oxygen-Vacancy,andLi+LayerIntercalationMechanismuponElectrochemicalCyclinginLayeredLiNiO2”,AdvancedfunctionalMaterials,2020,15,1900542
2.YangLiu,WeiweiHe,XiaojingYu,LinZhu,ChangzhengWu,WeiZhang,HuiqiaoLi,XidianW,“AgreenapproachtofabricatelayeredNiOnanosheetswithenhancedelectrochemicalperformance”,NatureCommunications,2018,DOI:10.1038/s41467-018-07067-9