三层PITiO2复合薄膜结构设计与性能研究的中期报告一、选题背景钛酸二锂(LiTi2O4,LTO)是一种广泛应用于高性能锂离子电池中正极材料。LTO具有优异的电化学性能，如高安全性、高充放电倍率、长循环寿命等，而且其磷酸根离子具有优良的锂离子传导性能。因此，LTO作为高性能锂离子电池的正极材料备受研究者的关注。然而，LTO本身的比能量较低，无法满足高能量密度的要求。为了提高电池的能量密度，需要将LTO与其他材料复合，例如聚合物、碳、钛酸盐等。亟需探索一种新型复合材料，以实现高性能锂离子电池的应用要求。二、研究目的本文旨在研究一种三层PITiO2复合薄膜结构，以提高LTO电极的比能量和循环寿命。具体目标为：1.利用溶胶-凝胶法制备PITiO2复合薄膜。2.研究PITiO2复合薄膜的微观结构和物理性质。3.制备LTO/PITiO2复合膜电极，并研究其电化学性能。4.探究PITiO2复合薄膜对LTO电极循环寿命的影响。三、研究内容及方案1.薄膜制备本文采用溶胶-凝胶法制备PITiO2复合薄膜。制备步骤如下：(1)制备钛酸异丙酯(Ti(OPri)4)溶液。将Ti(OPri)4与丙酮混合，加入适量的丙酮溶解，制备成Ti(OPri)4溶液。(2)制备PITiO2前驱物溶液。将溴代丙烯酸、异丙醇、去离子水、成膜剂(CTAB)加入滴定管中，进行溴代丙烯酸与异丙醇的缩合反应，制备PITiO2前驱物溶液。(3)制备PITiO2薄膜。将PITiO2前驱物溶液滴在玻璃基片上，通过溶胶-凝胶法处理制备PITiO2复合薄膜。2.薄膜结构表征使用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对PITiO2薄膜进行形貌和结构表征。运用X射线衍射(XRD)对PITiO2薄膜的晶体结构进行分析。3.电化学性能测试采用三电极体系测试LTO/PITiO2复合膜电极的电化学性能。通过循环伏安法(CV)、交流阻抗法和恒流充放电实验等手段，对电极的电化学性能进行评估。4.循环寿命测试将制备好的电极进行一定次数的循环充放电，探究PITiO2复合薄膜对LTO电极循环寿命的影响。四、研究进展已完成钛酸异丙酯(Ti(OPri)4)、溴代丙烯酸、异丙醇的采购，制备出PITiO2前驱物溶液，并将溶液滴在基片上制备出PITiO2薄膜。初步通过SEM和TEM对薄膜形貌进行分析。下一步将对PITiO2薄膜进行XRD表征，并制备出LTO/PITiO2复合膜电极，进行电化学性能测试。五、预期成果本文将通过制备PITiO2复合薄膜，研究其对LTO电极电化学性能的影响。期望可以实现以下预期成果：1.成功制备出PITiO2复合薄膜，研究其微观结构和物理性质。2.获得LTO/PITiO2复合膜电极的电化学性能数据，分析其比能量、循环性能等参数。3.探究PITiO2复合薄膜对LTO电极循环寿命的影响。4.提供一种新型LTO复合材料，为锂离子电池的应用提供新思路。