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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

新涌现的电子设备以及先进的通讯装备要求电池具有更高的能量密度和更长的循环寿命。在不同的应用领域，对电池有不同的要求。所以电压高、能量密度大、循环寿命长、环境友好、重量轻便的锂离子电池成为非常热门的选择。

国内外研究现状

锂离子电池已广泛应用于便携式电子设备等领域，但其较贵的成本，不充足的续航里程以及较慢的充电时间，制约了其更进一步的发展^【1】。电池整体性能的提升关键在于材料，电极材料的发展较为缓慢，制约了锂离子电池性能的进一步提升。正极材料方面，LiCoO₂凭借其优异的充放电循环性能成为商用锂离子电池使用最广泛的正极材料。但钴资源的相对匮乏导致电池成本居高不下，充放电容量较低以及其自身具有的毒性导致环境污染等缺点限制了其在大容量动力电池中的应用^[1]。具有橄榄石结构的 LiFePO₄ 因原料来源丰富、性价比高、安全性好，已成为正极材料的研究热点，较低的电子和离子传导能力，需通过添加导电剂和控制材料粒径等途径强化材料的电子和离子传导性，倍率特性、低温性能和能量密度还有待进一步提高^[2-4]。尖晶石结构的 LiNi_0.5Mn_1.5O₄和具有价格低、结构稳定、无污染等优点，并且较高的可逆容量及操作电压，逐渐占据市场优势^[5-7]。负极材料方面：通常为石墨，其理论比容量仅 372 mAh g^-1，不能满足日益发展的高储能电源的需求。与石墨负极相比，锰系复合金属氧化物呈现长的电压放电平台和高的比容量(700~1000 mAh g^-1)，且环境友好^[8]。本论文将基于锰系微纳结构为基础，组装成新型的锂离子电池，并对其锂电池的性能进行测试。

2. 研究的基本内容

本论文利用四个月的研究时间，拟达到以下研究目标：

（1）对电极材料进行制备并进行结构表征测试，找出一套成熟合理的制备方法。

（2）对电极材料进行处理并能够组装电池，并且能够得到性能优异的锂电池。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

本课题将以锰基微纳结构合成为基础，采用实验研究的方法，组装锰基电极材料锂离子电池。具体步骤如下：

（1）锰系的复合微纳结构的控制合成。

4. 参考文献

[1] whittingham m s, lithium batteries and cathode materials, chem. rev., 2004, 104, 4271-4301.

[2] wang y, wang j, yang j, nuli y n, high-rate lifepo₄ electrode material synthesized by a novel route from fepo ₄4h₂o, adv. fun. mater., 2006, 16, 2135-2140.

[3] wang d y, li h, shi s q, improving the rate performance of lifepo₄ by fe-site doping, electrochim. acta,2005, 5, 2955-2958.