开设中小学信息技术课程的意义 本文关键词：中小学，开设，意义，信息技术课程
开设中小学信息技术课程的意义 本文简介：开设中小学信息技术课程的意义SettingupthemeaningoftheITcourseofmiddle_primaryschool摘要：讲述信息技术及其发展，引入我国中小学信息技术的发展。借助我国中小学信息技术的发展，来引出开设中小学信息技术课程的意义。Abstract:NarrateITan
开设中小学信息技术课程的意义 本文内容：
开设中小学信息技术课程的意义
Setting
up
the
meaning
of
the
IT
course
of
middle_primary
school
摘要：讲述信息技术及其发展，引入我国中小学信息技术的发展。借助我国中小学信息技术的发展，来引出开设中小学信息技术课程的意义。
Abstract:
Narrate
IT
and
its
development,lead
into
the
development
of
the
IT
of
our
country
of
middle_primary
school.
Have
the
aid
of
the
development
of
the
IT
of
our
country
of
middle_primary
school
draw
forth
to
set
up
the
meaning
of
the
IT
course
of
middle_primary
school.
关键字：信息技术及其发展；我国中小学信息技术的发展；开设中小学信息技术课程的意义
Keyword:
IT
and
it
develop;
The
development
of
the
IT
of
our
country
of
middle_primary
school;
Set
up
the
meaning
of
the
IT
course
of
middle_primary
school
正文：
当今世界，信息技术在飞速发展，各种各样的数字产品进入了人们的生活，电脑、电话、扫描仪等，可以说人类进入了信息时代，而“数字”正在影响我们生活的方方面面。
那么，什么是信息技术呢？信息技术是指有关信息的收集、识别、提取、变换、存贮、传递、处理、检索、检测、分析和利用等的技术。信息技术能够延长或扩展人的信息功能，它可能是机械的、激光的，也可能是电子的、生物的。信息技术主要包括传感技术，通信技术，计算机技术和缩微技术等。
信息技术的发展：
第一次：语言的使用，时间约是后巴别塔时代。语言其实是人类在劳动中，遇有思想交流的需要而产生和发展起来的，是人类传播活动中一种最早使用的完善的符号系统。语言是一种传播的符号系统，在不同的时期会因交流而有所不同。语言的使用是语言成为人类进行思想交流和信息传播不可缺少的工具。
第二次：文字的出现和使用，时间约为铁器时代，约公元前14世纪。文字的出现和使用，是人类进步的重要里程碑，使用文字使人类对信息的保存和传播取得重大突破，超越了时间和地域等因素的局限。
第三次是印刷术的发明和使用，时间约为六世纪中国随代开始有刻板印刷，至15世纪才进入臻于完善的近代印刷术。印刷术的发明和使用使书籍、报刊成为重要的信息储存和传播的媒体，同时人类也能更简单方便的通过书籍来交流经验。
第四次是电话、广播、电视的使用，时间约为19世纪。电话、广播、电视的发展和形成，其实是人类能通过各种辅助设备利用电池波的重要体现，同时使人类进入利用电磁波传播信息的时代。
第五是计算机与互连网的出现和使用。以1946年电子计算机的问世为标志，人类进入了网络时代。计算机和互联网的出现，使各国交流和贸易简易方便，人们可以通过互联网查找任何自己需要的信息，而不需要去图书馆和专业的信息中心；可以通过视频进行洽谈和签约，而不需要进行面对面的交流
。总之，计算机和互联网，使地球变小了，成了真正的地球村。
信息技术作为21世纪人才的衡量标准之一，对教育和各个领域都有着深刻的影响。因此，作为培养人才的教育业，也应该主动积极地走向数字化、培养学生的信息技术能力，以信息技术教育为基础，辅助和带动其他学科进行多方面多手段的教学。在中小学校逐步普及信息技术教育，培养学生开放性和思维和创新思维，是信息社会对教育提出的问题，是教育要面向现代化、面向世界、面向未来的需要，同时也是深化教育改革，全面推进素质教育的具有战略意义的重大措施。
在中小学里，信息技术课是一门新颖的课程，已列入教学计划。
2000年10月份，教育部召开了中小学信息技术教育工作会议，并颁发了“关于中小学普及信息技术教育的通知”、“关于在中小学实施校校通工程的通知”和新的“中小学信息技术课程指导纲要（试行）”三个重要文件，在中小学(包括中等职业技术学校)普及信息技术教育，以信息化带动教育的现代化，努力实现我国基础教育跨越式的发展。
我国中小学信息技术教育发展分为三个阶段，对应三个不同的发展领域：信息技术课程、课程整合、网络教育。
第一阶段，计算机辅助教学（CAI）和信息技术课程阶段：20世纪60年代至80年代中期，许多教师利用计算机的快速运算，图形动画和仿真等功能辅助解决教学中存在的问题。同时，我国开始在中学开设计算机学科教学课程，目的是让学生学习和掌握信息技术的基础知识和基本技能。开课年级从高中、初中，再到小学，课程形式从选修课到必修课，课程内容开始主要是针对程序设计，后来逐步增加了应用软件的操作与使用，现今又增加了因特网的知识和应用。后来随着计算机教学在中小学的普及程度和信息技术的发展，计算机学科教学更名为信息技术课，信息技术课也成为了中小学教学中的必需课程。目前我国拥有自己的计算机机房，并能够开设计算机课程的中小学约有6万多所。
第二阶段，，计算机辅助学习（CAI）阶段：20世纪80年代至90年代中期，计算机在教学中的使用，已经从“辅助教为主”转向“辅助学为主”，主要强调如何利用计算机作为辅助教与学的工具。
第三阶段，信息技术与课程整合阶段：随着信息技术课程在中小学的大量普及，越来越多的教师对信息技术课程提出了疑问，难道信息技术课程的学习只是让学生掌握基本的计算机技能，信息技术课程就不能辅助其他学科、并促进其他学科的学习？于是，教育又向我们提出了另一个问题，如何将信息技术课程和其他课程整合。20世纪90年代中期后，各国教育都以如何将信息技术和课程整合作为教育研究的主要课题。
从上面信息技术的发展和我国中小学信息技术教育的发展以及它们的现状来看，中小学信息技术课程的主要任务是：培养学生对信息技术的兴趣和意识，让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能，了解信息技术的发展及其应用对人类日常生活和科学技术的深刻影响。通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力，教育学生正确认识和理解与信息技术相关的文化、伦理和社会等问题，负责任地使用信息技术；培养学生良好的信息素养，把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础。
参考文献：
1、张剑平、熊才平，信息技术与课程整合，浙江大学出版社，
2、南国农、李运林，教育传播学，高等教育出版社
篇2：新课改背景下高中信息技术课程教学设计
新课改背景下高中信息技术课程教学设计 本文关键词：教学设计，新课改，高中，信息技术课程，背景下
新课改背景下高中信息技术课程教学设计 本文简介：新课改背景下高中信息技术课程教学设计新课改背景下高中信息技术课程教学设计信息技术的发展和应用是20世纪人类最伟大的科学技术之一，随着知识经济时代的到来，在全球范围内形成了一个信息化的氛围，多媒体技术、网络技术的应用越来越广泛，信息化社会对人才的需求、人才的培养途径、人才的鉴别方法等正在发生巨大的变化
新课改背景下高中信息技术课程教学设计 本文内容：
新课改背景下高中信息技术课程教学设计
新课改背景下高中信息技术课程教学设计
信息技术的发展和应用是20世纪人类最伟大的科学技术之一，随着知识经济时代的到来，在全球范围内形成了一个信息化的氛围，多媒体技术、网络技术的应用越来越广泛，信息化社会对人才的需求、人才的培养途径、人才的鉴别方法等正在发生巨大的变化，这也对学校的信息技术教育提出了更高的要求。
课程标准是国家课程的基本纲领性文件，是国家对基础教育课程的基本规范和质量要求。本次课程改革把沿用已久的教学大纲改为课程标准，反映了课程改革所倡导的基本理念，信息技术课作为学校教育的一部分，也必然要依据新课程标准和新课程改革的理念而开展。
一、知己知彼——前期分析的设计
传统课程所倡导的教育观认为：课程和教学是两个分离的领域，课程是学校教育的实体或内容，它规定学校“教什么”，教学是学校教育的过程或手段，它规定学校“怎么教”；课程是教学的方向、目标或计划，是在教学过程之前和教学情境之外预先规定的，教学的过程就是踏实而有效地传递课程的过程，而不应当对课程做出任何调整和变革。老师只是既定的课程阐述者，学生只是既定的课程的接受者和吸收者。
新课程则要求：课程应是一种动态的、生长性的“生态系统”和完整文化，这就意味着课程观的重大变革。在这种背景下，教学改革才能真正进入教育的内核，成为课程改革与发展的能动力量，成为教师与学生追寻主体性、获得解放与自由的过程。新课程在教学方面还强调，教学是教与学的交互，师生双方相互交流、相互沟通、相互启发、相互补充，在这个过程中老师与学生分享彼此的思考、经验和知识，交流彼此的情感、体验与观念，丰富教学内容，求得新的发现，从而达到共识、共享、共进，实现教学相长和共同发展。
新课程的这种要求体现了教学设计中前期分析的必要性。前期分析包括学习背景分析、学习对象分析、学习内容分析、学习需要分析、学习策略选择、教学媒体选择等一系列课堂教学活动开展前的准备，新课程改革强调了师生交流和“生态课程”的重要性，但要做到这两点，教学前对学习对象和学习内容的分析就显得比较重要了，同时，对教学策略的选择和媒体的选择在信息技术课教学过程中则显得更为重要。
新课程改革重视了教学方式和学习方式的转变，方式改革在整个新课程改革中起到了载体作用，是本次课程改革的显著特征和核心任务，因此作为我们信息技术教师，要大胆地进行尝试，抛弃一切影响我们教育教学的旧的教学方式和学习方式，比如说，学生在机房里操作，很可能就会趁教师不注意的时候玩游戏，而这是绝大数教师所不允许，但是本次课改是不是提醒了我们，是不是我们的教学方法太枯燥乏味了还是游戏的乐趣实在是太强了学生才会分心的？不管怎么样，我们要改变我们的教法和学生的学法，让他们在学习中体会到乐趣，教学并不一定要按部就班，可以以学生的注意点为引导线，引入教学目标的学习。比如有一次一学生在课堂上装游戏软件，我以此为引，让学生对程序的下载、安装及在控制面板中删除程序进行了操作，学生不会感觉到“任务”的压力，在体会到教师的宽容的同时还很主动地去学习，可谓一举两得。
二、注意反馈——教学评价设计
新课程改革的首要任务是确立新的教育观念，这就要求我们改变以往旧的评价方法。传统教学的评价重结论，轻过程，是一种形式上走捷径的教学，把形成结论的生动过程变成了单调刻板的条文背诵，一切都是现成的，它从源头上剥离了知识与智力的内在联系。现代教育心理学研究指出，学生的学习过程不仅是一个接受知识的过程，而且也是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程；而美国哈佛大学发展心理学家加德纳提出的多元智力理论认为，人的智力是由言语/语言智力、逻辑/数理智力、视觉/空间关系智力、音乐/节奏智力、身体/运动智力、人际交往智力、自我反省智力、自然观察智力和存在智力等九种智力构成的。多元智力理论的提出了已有近十年，在我国今天新课程改革背景下显得更为有意义，这就要求我们在教育教学评价过程中，摒弃重书本理论轻实践能力，重教学目标轻教学过程的传统教学评价思想，倡导结论过程并重，理论实践同举的评价思想。新课程把过程方法本身作为课程目标的重要组成部分，从而从课程目标的高度突出了过程方法的地位。
同时，新课程改革要求转变教师角色，一方面，从师生角度看，教师不再是单一的知识传授者，更是学生学习的促进者，是学生能力的培养者，也是人生路上的引路人。另一方面，从教学与研究的角度看，新课程要求教师应该是教育教学的研究者。这意味着教师在教学过程中要注重反思和反馈，对出现的问题要进行评价和研究。新课程还要求教师成为课程的建设者和开发者，成为社区型开放的教师，从各方面都对教师的角色转变提出了很高的要求，这就要求我们教师在平时的教育教学活动中，能正确地引导自己，评价自己，然后才能去评价教学与学生。
信息技术课更是如此。学习对象的水平差异，教学条件的不均匀，学习环境的不平衡，都导致了信息技术课教学的难度。如何建立起一套有效的评价体系，使信息技术教学有章可循，在信息技术日益发展的今天，确实是一个当务之急。基于我市信息技术课承担的任务来看，我市高中信息技术课要落实新课程改革思想，重视学生的差异，以形成性评价为主，适当采用终结性评价的方法对教学成果进行评价。因为学生受客观条件的限制，差异性大，不能用传统的终结性评价方法，以考试分数来统一衡量。要重视学生学习信息技术的过程，比如可以建立起学生学习档案，记录每个学生每次上机操作的收获，结合平时任务完成情况，及期末总结情况进行评价。信息技术课程作为一种素质教育，不应该以评价来甄别与选拔学生，要重视学生的发展过程，当然，重点培养一些优秀学生也是可取的，只是要在求上不能千“生”一律，要强调质性评价，定性与定量相结合，书面、上机操作与口头表述有机结合，实现评价方法的多样化。而对教师教学过程的评价也是很重要的，教师作为学生学习的促进者，同时是人生路上的引导者，其教学效果是非常关键的。要评价教师教学，就可以根据新课程改革提出的这两项来进行设计，作为促进者，教师是否具备了起码的知识储备，是否有相应的教学理论与能力，作为人生的引路人，是否能引导学生热爱科学，文明上网，培养起良好的信息素养等等。同时，教师应该学会做“学生式”的教师，允许学生参与评价，包括学生评价学生，学生评价教师，只有这样，才能体现新课程所提倡的“参与与互动，自评与他评相结合，实现评价主体的多元化”。比如教师可以与学生一起设计任务，一起完成任务，一起评价任务的完成情况。在EXCEL的学习中，我就很注重与学生的交互性教学，让学生自己提出方案，一起完成，我发现，许多学生的创意是我们教师所不及的。
篇3：钛材塑性加工技术课题-钛酸锂电池研究报告
钛材塑性加工技术课题-钛酸锂电池研究报告 本文关键词：塑性，研究报告，锂电池，课题，加工
钛材塑性加工技术课题-钛酸锂电池研究报告 本文简介：钛材塑性加工技术课题研究报告题目组员指导教师目录1绪论11.1研究背景11.2研究的使用意义21.3国内外的研究现状21.3.1国外研究现状21.3.2国内研究现状32钛酸锂制备52.1研究目的52.2实验部分62.2.1实验原理62.2.2主要原料及器材62.2.3实验步骤72.3性能表征92.3
钛材塑性加工技术课题-钛酸锂电池研究报告 本文内容：
钛材塑性加工技术课题
研究报告
题
目
组
员
指导教师
目
录
1
绪
论1
1.1
研究背景1
1.2研究的使用意义2
1.3
国内外的研究现状2
1.3.1国外研究现状2
1.3.2国内研究现状3
2
钛酸锂制备5
2.1
研究目的5
2.2
实验部分6
2.2.1
实验原理6
2.2.2
主要原料及器材6
2.2.3
实验步骤7
2.3
性能表征9
2.3.1
XRD
测试9
2.3.2
SEM
测试9
3
固相法制备钛酸锂的表征10
3.1
反应物未球磨时产物的表征10
3.1.1
未经球磨产物的
XRD
图谱分析10
3.1.2
未经球磨产物的微观形貌分析11
3.2
普通球磨机球磨后产物的表征12
3.2.1
普通球磨时间对产物物相的影响12
3.2.2
普通球磨煅烧温度对产物物相的影响13
3.2.3
普通球磨煅烧时间对产物物相的影响14
3.2.4
普通球磨机球磨产物的形貌分析15
3.3
高能球磨法制备钛酸锂的性能表征17
3.3.1
高能球磨原料配比对产物物相的影响17
3.3.2
高能球磨时间对产物物相的影响17
3.3.3
高能球磨煅烧温度对产物物相的影响18
3.3.4
高能球磨煅烧时间对产物物相的影响19
3.3.5
球磨时间对产物微观形貌的影响20
3.3.6
高能球磨后煅烧时间对产物形貌的影响22
3.4
实验结论23
4
创新与展望24
4.1创新之处24
4.2
存在的问题和发展方向24
5
可行性论证25
5.1项目研究必要性26
5.1.1
有效缓解我国能源紧张问题的重要举措26
5.1.2促进我国节能环保行业快速发展26
5.2
项目研究可行性26
5.2.1
项目研究符合国家产业政策及发展规划26
5.2.2
资源优势26
5.2.3
技术可行27
5.2.4
行业市场需求分析27
参考文献28
I
1
绪
论
1.1
研究背景
当今世界，能源安全是各国的最重要战略。目前，世界主要的能源是石油，而石油主要产于中东地区，我国已经成为石油净进口国，60%的石油来自进口，而全世界已探明的石油储量按目前的开采速度只够30年之用。因此，发展新能源作为石油代替能源成为世界各国的共同目标，锂离子电池是目前最新型的充电电池，其工作压力高，比能量高，长寿命，对环境污染小，可快速充放电等一系列优点，广泛用于各种军用民用领域。
由于石油储量越来越少，而交通运输消耗了50—60%的石油，使用汽柴油味动力来源的内燃机车又是对环境污染最为严重的因素。而以电力为动力的新能源汽车，尤其是纯电动车在运行过程中队环境是零排放的。以电动汽车代替目前的内燃机车，空气污染以及温室效应将得到极大的缓解。而电动汽车的关键部件就是提供动力能源的电池，传统的充放电电池如铅酸电池、镍-镉电池及镍-氢电池都存在一系列缺点，已不适合作为新型电动汽车的电池，铅酸电池在生产环节中有大量的铅排放，造成环境的铅污染，西方发达国家已不再生产，而是把生产放在我国等发展中国家，镍-镉电池也会对环境造成严重污染，且有记忆效应，不利于电动汽车的应用。而锂离子电池有大容量、高能量比、可大倍率充放电等优点，可满足新型能源汽车对电池的要求。
用于电动汽车的电池必须具有可大倍率电流充放电的能力，而目前锂
子电池中的负极材料主要为碳材料。而由于碳材料的工作电位较低，在其表面会形成SEI膜，在大倍率电流放电时，锂离子在SEI表面会沉积而成锂枝晶，枝晶折断会形成死锂而造成电池中可逆的锂减少，造成电池容量衰减，而当枝晶长度足以穿透隔膜时，奖造成电池短路，引起火灾甚至爆炸。所以，碳负极材料已不适用动力锂离子电池的负极材料。Li4Ti5O2由于其循环性能稳定，平台明显，有利于动力电池中荷电状态的检测，可为电池组控制系统提供可靠的信号，十分适用于电动汽车用动力电池。因此，Li4Ti5O2作为动力电池的负极材料具有研究价值。
1.2研究的使用意义
目前，我国已成为世界最大的电池生产国，但是生产多为低端的产品，自主知识产权少，多为高能耗高污染行业，如铅酸及镍镉、镍氢电池，和一些低端的锂离子电池。而随着移动设备，尤其是电子产品的大量普及，电池行业有巨大的发展潜力。国家对新能源汽车大力鼓励发展，为新型锂离子电池材料的发展提供了强大助推作用。而目前我国相关行业的发展水平与发达国家差距还很大，自主创新少，因此有必要加强对相关材料的研发，本文对Li4Ti5O2的研究具有一定意义。
1.3
国内外的研究现状
1.3.1国外研究现状
目前，国外对钛酸锂的研究工作比较靠前，已经将钛酸锂与、等不同的正极材料组成锂离子蓄电池、全固态锂离子蓄电池或半电池超级电容器，并进行了系统性能的检侧；对钛酸锂负极材料进行了不少掺杂离子的研究。
目前，世界范围内，
产量较大的国外企业为日本富士钛工业公司（Fuji
Titan）和美国阿尔泰纳米技术公司（Altair
Nanomaterials）。
（1）2011年
1月
13日,日本富士钛工业公司宣布增设钛酸锂生产设备。作为优异的正负极材料,钛酸锂可用于电动汽车和锂电池的生产中,具有可观的发展前景。
（2）
美国航空航天局（NASA）于2010年8月27日与NEI公司和加利福尼亚州尘大学签署第二阶段小型业务技术转让(STTR)合同，合作开发纳米尺寸材料应用于高能量密度锂离子电池负极材料。将实现商业化的负极材料具有高的能力，将超过250mAh/g，可转换为能量密度超过1000Wh/kg。这将比锂钴氧化物的能量密度提高2个档次。
（3）
美国政府已经公布了
2014
年国家纳米钛酸锂技术项目
(N
N
I)战略计划，为实现这一计划，N
N
I列出了四个具体目标：
1.推进一个世界级的纳米钛酸锂技术研究和发展项目。
2.促进新技术向商业产品和公用产品的转移。
3.发展和维持推动纳米钛酸锂技术发展的教育资源、熟练劳动力、动态基设施和工具。
4.支持纳米技术的可靠发展
(4)2013年9月，总部位于瑞士的ABB集团推出了一种名为“闪速充电”技术，此技术配备水冷钛酸锂氧化物LTO电池组，使用寿命为10年。
1.3.2
国内研究现状
国内产能较大的企业为贝特瑞新能源材料股份有限公司（BTR
New
Energy），珠海银通新能源有限公司、天骄科技以及四川兴能新材料有限公司，其中贝特瑞包括松下、日立、三星、TCL、比亚迪等
130
多家厂商。
(1)
2013年，安徽天康集团新能源有限公司研制的国内首个纳米钛酸锂电池顺利通过国家动力及储能电池检侧中心检侧，该纳米钛酸锂电池其有耐高低温性能（在30℃一55℃范围内工作)、充放电能量转化效率高(86%一91%)、安全性能好、循环寿命长(2万次以上),使用寿命长等特点。普通锂离子电池充放电循环寿命在5000次左右，纳米钛酸锂电池循环寿命可达20000次以上，使用期限超过15年。其有自主知识产权，达到了世界领先技术水平，可与美国阿尔泰公司、日本东芝公司的产品媲美。
目前，该纳米钛酸锂电池已成功应用于电动汽车，电动自行车、电动叉车、搬运车等产品中。未来，纳米钛酸锂电油还可应用于对电池安全性要求较高的电动客车、矿用工程车，以及航天等民用和军用领城，发展的景广阔。
(2)
自2011年4月开始，重庆公交集团开始分批采用快速充电的纯电动公交客车分别在重庆市689路与687路运营。这些车辆所采用的最为核心的钛酸锂电池以及“十分钟快速充电技术、不胀气”通过了公交实际商业运营严苛的考验，整体表现优异。到2013年底，在重庆市场有1000辆的公交客车采用快速充电的钛酸锂电池系统，这其中包括纯电动公交客车，也包括插电式混合动力公交客车。
(3)
珠海银通新能源公司在2009年开始生产钛酸锂电池，2010年6000多万美元收购ALTI公司，将钛酸锂材料运用到中国的生产电芯中，并逐渐建设全球最大的钛酸锂材料生产基地。
2
钛酸锂制备
2.1
研究目的
尖晶石型钛酸锂()
的传统制备方法主要有:共沉淀法、直接水热、溶胶-凝胶法和高温固相合成法。共沉淀法所得沉淀物中杂质的含量及配比难以精确控制。在沉淀制备粉末过程中从工沉淀、晶粒长大到沉淀的漂洗、干燥、煅烧的每一个阶段均可能导致颗粒长大及团聚体的形成。水热法得到的钛酸锂为立方结构,且为非计量化合物，设备要求高，技术难度大，安全性能差，不利于工业化生产。溶胶-凝胶法多采用价格较高的有机溶剂为原料，可以合成粒度均匀的高性能纳米粉末，单工序较为复杂。有机物在烧结过程中产生大量的CO2气体，干燥收缩也大。固相法相对于其他制备方法，有着工艺流程简单，易于实现量产，在陶瓷工业以及电子工业中生产中已经得到了广泛的应用。因此，本研究采用固相法。
在本次研究中，旨在通过运用高温固相合成法制备出来的钛酸锂能够继承并提升原有的优点，安全性能高，结构稳定，零应变，较大的离子扩散系数，较宽的高低温性能，循环稳定性好，同时使钛酸锂材料克服以往传统的高温固相法的固有缺陷，提高电子导电率，大电流充放电下的高倍率性能，室温下的放电容量高，通过形貌控制获得纳米级颗粒以提高电极性能，使其一致性提高，满足动力电池的需要，使各个企业的技术成熟，成本下降，能够大量运用于生产实践，满足广阔的市场需求，在小型便携式消费性电子产品、通信产品、军用产品、航空航天设备、电动车辆等都具有广泛的用途。如小型能源工具、照相机、摄像机、MD机、CD及VCD、LD机、笔记本电脑、玩具、小型医疗保健设备、手提电话、随身听、卫星电话及航天、航空、航海设备、电动汽车、摩托车、自行车等产品上都运用这种新型的工作能源，让钛酸锂成为未来主要的负极材料。
2.2
实验部分
2.2.1
实验原理
利用传统高温固相法合成出的材料普遍存在颗粒较大、粒径分布不均、团聚现象、内电阻极化较大等问题。于是从混料工艺的角度出发，研究者改进了传统固相合成方法，在混合原料时采用振荡研磨或高能行星式球磨等机械法。制得了颗粒细小至纳米级产物。使材料电化学性能得到了提高并且明显降低了煅烧温度、缩短煅烧时间。
采用振荡式研磨法制备
Li4Ti5O12时，影响其性能的两个因素为:不同溶剂以及煅烧气氛。其中溶剂的使用方面提出了采用水为溶剂时，出现
TiO2和
Li4Ti5O12的杂质。而使用有机溶剂则可制得纯相
Li4Ti5O12。从煅烧气氛对产物的影响来看，在氮气下比在空气气氛获得的产物颗粒大。制备的Li4Ti5O12超细粉体，在800℃下煅烧
3h,具有优异的大倍率放电性能。1C下充放电循环稳定性好，100
次循环后，仍保持
99%的相对容量。
采用高能球磨法制备
Li4Ti5O12时，对比研究了高能球磨中干混和湿混的优缺点。湿混方法中为减小球与粉体摩擦，降低反应热量，使反应物处于非活性状态，即加入庚烷，球磨
2h
后，400℃煅烧
1h，除去残留溶剂，再
600℃保温超过
4h，均得到尖晶石型
Li4Ti5O12。以
Li2CO3为锂源，煅烧1000℃保温26h
后也能得到的各方面性能优异的
Li4Ti5O12。
高玲等为研究固相反应时间及温度对产物性能的影响，以球磨和二次煅烧的方法合成
Li4Ti5O12。最佳制备条件是煅烧温度为700℃-800℃，保温
12h。此时制备出的样品的循环性能相对较好。80mA·g-1时，30
次循环后的比容量达159mAh·g-1
2.2.2
主要原料及器材
表2.1
和表2.2分别列出了实验所用的原料和仪器设备。
表2.1实验所用原料
名称
等级
产地
碳酸锂
AR
天津市博迪化工有限公司
TiO2
AR
国药集团化学试剂有限公司
表2.2
实验所用仪器设备
名称
型号
产地
普通球磨机
QM-ISPO
国产
高能球磨机
Ago-2
俄罗斯
高温电阻炉
AW-10
国产
2.2.3
实验步骤
2.2.3.1
普通球磨法
普通球磨法制备钛酸锂步骤如下:
图2.1
普通球磨法制备钛酸锂粉体流程图
Fig.
2.1
Ball
milling
preparate
for
Li4Ti5O12
表2.3
各因素对产物的影响
因素
各因素元素
球磨时间
5min
10min
15min
煅烧温度
700℃
750℃
800℃
煅烧时间
1h
2h
——
2.2.3.2
高能球磨法
高能球磨法制备钛酸锂步骤如下:
图2.2
高能球磨法制备钛酸锂粉体流程图
表2.4
各因素对产物的影响
因素
各因素元素
Ti：Li
5:4
5:4.2
5:4.5
球磨时间
5min
10min
15min
煅烧温度
700℃
750℃
800℃
煅烧时间
1h
2h
——
用固相法制备钛酸锂粉体的流程图如图
2.1，2.2所示。首先用称量天平分别称取一定量的TiO2和碳酸锂，将其混合后放入普通球磨/高能行星球磨机中进行球磨，带到设计时间后取出粉末放入坩埚用高能箱式电阻炉在一定温度下高温煅烧一定时间后制得钛酸锂粉体。
2.3
性能表征
2.3.1
XRD
测试
利用日本理学公司生产的
D/Max-3B
型XRD
(X-ray
Diffraction)衍射仪对处理过的粉体的晶相结构进行表征。实验条件如下。
衍射条件:Cu
靶Kα辐射、电压40.0kV、石墨单色器、电流30.0mA
扫描角度:10.00o~70.00o和10.00o~80.00o
扫描间隔:0.06o
扫描速度:3.60°/min
采用Scherrer
公式计算样品的晶粒大小:，其中
K为常数，为
X射线的波长，B
为衍射峰半峰宽，θ为布拉格衍射角。
2.3.2
SEM
测试
利用日本
JEOL
公司生产的
JSM-6360LV
型扫描电子显微镜SEM(Scanning
Electron
Microscope)对粉体样品的微观结构进行表征。测试前要对粉体充分研磨，并进行表面镀金处理后测试。
3
固相法制备钛酸锂的表征
3.1
反应物未经球磨时产物的表征
3.1.1
未经球磨产物的
XRD
图谱分析
图3.1
给出了
LiCO3与TiO2按摩尔比4:5
配比经研磨后750℃煅烧2h获得产物的XRD
图谱。由图3.1
可知：在2θ=27.446°、36.085°、41.225°、54.322°、69.088°等处存在明显
TiO2特征峰。说明产物中含有未反应完全的TiO2。图
3.1
中2θ=18.331°、35.571°、43.242°、47.352°、57.213°、62.833°及66.073°等处的特征峰为
Li4Ti5O12的特征峰。由此可见，不经过球磨的反应物煅烧
750℃还是难以得到单一相的Li4Ti5O12。
图3.1
未经球磨煅烧750℃保温2h
获得产物的XRD图
由于750℃烧结2h
得到的产物杂相较多，形成Li4Ti5O12结晶度不好，
所以调高煅烧温度到800℃，保温时间延长到
12h，观察反应产物XRD
图谱（见图
3.2）。发现产物中仍含有
TiO2。但
TiO2特征峰强度明显减弱。由此可见，煅烧温度的升高以及保温时间的延长可以推进反应进行，但是不经过球磨的反应
物还是难以经煅烧获得单一相的
Li4Ti5O12。
图3.2
未经球磨时煅烧800℃保温12h
所得产物的XRD图
3.1.2
未经球磨产物的微观形貌分析
当反应物经研钵研磨混合后观察其微观形貌，如图3.3
所示。可以看到颗粒大小均一，没有明显的结块现象。这时的颗粒是
TiO2，Li2CO3粉体的混合物，大小在1μm左右。
图3.3
未经球磨反应物的SEM
图
3.2
普通球磨机球磨后产物的表征
3.2.1
普通球磨时间对产物物相的影响
图3.4为用普通球磨机经不同球磨时间，800℃煅烧2h所得产物的XRD图谱。
由图3.4
可以看出，当球磨
5min
时，在2θ=18.331°、35.571°、43.242°、47.352°、57.213°、62.833°及
66.073°等处存在
Li4Ti5O12的衍射峰，峰型完整而尖锐，同时在
XRD图谱中还可以看到两个
TiO2杂相峰存在。
当球磨时间延长到
10min，Li4Ti5O12的衍射峰峰型与强度基本不变，但产物中的杂相峰变得非常微弱。
当进一步延长球磨时间到
15min，产物的峰型与球磨
10min
无明显差别。
这组XRD结果表明，利用普通球磨延长球磨时间只能减弱氧化钛杂相的峰强度，但当球磨时间延长至
10min
以上对产物物相结构组成基本没有影响，产物中均会有微弱的氧化钛杂相峰存在，所以普通球磨最佳时间可选取10min。
图3.4
普通球磨不同时间所得产物的
XRD图
3.2.2
普通球磨煅烧温度对产物物相的影响
图3.5
为普通球磨
10min，不同温度煅烧
2h
所得产物的XRD
图谱。
当煅烧温度为700℃时，观察图发现在
2θ=18.331°、35.571°、43.242°、47.351、57.213°、62.833°及
66.073°等处存在
Li4Ti5O12的衍射峰，峰型完整
而尖锐，但产物中还存在一些杂相。
当煅烧温度进一步升高到750℃时，Li4Ti5O12的衍射峰峰型完整，强度较高，杂相TiO2的衍射峰强度较弱，说明此时主晶相为
Li4Ti5O12。
随着煅烧温度的提高，当
800℃时，产物中
Li4Ti5O12的衍射峰进一步增强，结晶度越来越好，TiO2衍射峰比煅烧
750℃时更微弱，基本消失。说明随着煅烧温度的升高，固相反应更加完全，几乎全部转变为
Li4Ti5O12相。
这组XRD结果表明，反应物随着煅烧温度的升高固相反应更加彻底，在800℃时趋于完全。表明，最佳煅烧温度为
800℃。
图3.5
不同煅烧温度所得产物的XRD图
3.2.3
普通球磨煅烧时间对产物物相的影响
图
3.6
为
Li/Ti=4:5，普通球磨
10min，800℃煅烧
1h、2h
所得产物的XRD
图谱。
当煅烧保温时间为
1h
时，除
Li4Ti5O12衍射峰外，仍存在明显的
TiO2衍射峰。当煅烧保温时间升高到
2h
时，TiO2衍射峰明显减弱，几乎消失。
这组XRD结果表明，随着煅烧保温时间的延长，反应物逐渐反应完全，生成目标产物
Li4Ti5O12。
图3.6
普通球磨不同时间所得产物的
XRD图
3.2.4
普通球磨机球磨产物的形貌分析
图3.7
给出了不同普通球磨时间处理下经
800℃煅烧2h
获得产物的SEM
图片。
当进行普通球磨5min
时，如图3.7(a)所示，可以看到颗粒开始团聚，结成的块状物粒径很大，超出微米级。团聚而成的结块上附着着
1μm以上的颗粒状物质。排列相对疏松，使得块体表面粗糙，空隙多。
当球磨时间延长到
10min
时，如图3.7(b)所示，产物结块现象更加明显，在原有的块状物质表面形成大小在1.5μm左右的小颗粒。颗粒呈无序状附着在块状物表面，相对球磨
5min
的产物来说，块状物表面小颗粒排列紧密，间隙小。
当对反应物进行15min
普通球磨时，如图
3.7(c)所示，可以看到产物结成的大块状物质消失，形成大小不一的小颗粒，平均粒径在2μm
左右。
图3.7
不同普通球磨时间获得产物的
SEM照片
3.3
高能球磨法制备钛酸锂的性能表征
3.3.1
高能球磨原料配比对产物物相的影响
图3.8
为
Li:Ti摩尔比4:5、4.2:5、4.5:5，经过10min
高能球磨，750℃煅烧2h
得到产物的XRD
图谱。
对照PDF
卡片发现图中峰值均为标准
Li4Ti5O12衍射峰，衍射峰的峰宽较窄，峰型完整而尖锐，峰强度大，曲线平滑无杂质。表明样品的结晶度高。并未发现杂相。说明原料中
Li
元素是否过量，对产物无影响。
3.8
原料不同配比所得产物的
XRD
图
3.3.2
高能球磨时间对产物物相的影响
图3.9为Li/Ti摩尔比4:5球磨不同时间750℃煅烧2h所得产物的XRD图谱。
当高能球磨5min
时，产物中2θ=18.331°、35.571°、43.242°、47.352°、57.213°、62.833°及
66.073°等处存在明显的
Li4Ti5O12衍射峰，峰型较宽，说明此时结晶度不好。同时还存在杂相，且杂质峰强度与
Li4Ti5O12相当。
进一步延长高能球磨时间至
10min，产物中的杂相消失，只剩下纯相的Li4Ti5O12，且峰型完整而尖锐。
当高能球磨时间延长到15min
时，产物中又出现了微弱的TiO2峰。此时Li4Ti5O12峰强度进一步升高。
这组XRD结果表明，随着高能球磨时间的延长，反应物先是逐渐生成目标产物，之后又分解出杂相
TiO2。表明，生成目标产物
Li4Ti5O12的最佳高能球磨时间为10min。
3.9
不同高能球磨时间球磨所得产物的
XRD
图
3.3.3
高能球磨煅烧温度对产物物相的影响
图
3.10
为
Li/Ti
摩尔比
4:5
球磨
10min
不同温度下煅烧
2h
所得产物的XRD
图谱。
当煅烧
700℃时，由图观察得，目标产物
Li4Ti5O12的衍射峰已初步形成，但峰型不完整，只在2θ=18.331°、35.571°、43.242°、47.352°、57.213°、62.833°处存在。并且峰型较宽，还存在其他杂相。说明在此温度下不能制得纯相的
Li4Ti5O12。
当煅烧温度升高到
750℃时，杂相已经完全分解。只有纯的
Li4Ti5O12衍射峰，峰型完整而尖锐，说明此温度下产物具有良好的结晶度。
当煅烧温度上升到
800℃时，与煅烧
750℃相比，产物无明显变化。
这组XRD表明，随着煅烧温度的升高，反应物中的杂相逐渐生成目标产物
Li4Ti5O12，当煅烧温度为750℃时，杂相完全生成纯净的
Li4Ti5O12。表明最佳煅烧时间为
750℃。
3.10
不同煅烧温度所得产物的
XRD
图
3.3.4
高能球磨煅烧时间对产物物相的影响
图3.11
为Li/Ti
摩尔比4:5
高能球磨10min，750℃煅烧2h
所得产物的XRD
图谱。
当煅烧时间为1h
时，产物已形成目标产物
Li4Ti5O12，峰型完整并尖锐，说明在此条件下已经生成了目标产物
Li4Ti5O12。
延长煅烧时间到
2h
时，产物的峰型与煅烧
1h
相比更窄更强，说明离子的
结晶性相对较好。
这组XRD结果表明，Li4Ti5O12的结晶度随着煅烧时间的延长而逐渐变好，但是煅烧
1h
时已经形成纯净的
Li4Ti5O12物质，所以最佳煅烧保温时间为1h。
3.11
不同煅烧时间所得产物的
XRD
图
3.3.5
球磨时间对产物微观形貌的影响
图3.12
给出了
Li/Ti=4:5，不同球磨时间750℃煅烧1h
下获得产物的SEM
图片。由图可以看出，随着球磨时间的延长，产物团聚现象越来越显著。并且随着球磨时间的延长，结成的块状物越来越大。
当球磨5min
时，如图3.12(a)所示可以看出，产物粉体颗粒比较细小、只有少部分形成团聚小块，大多数微粒的尺寸在0.5μm左右。
当球磨10min
时，如图3.12(b)所示，产物粉体微粒产生明显的团聚现象，部分颗粒尺寸已经达到
2μm以上。并且结构开始变的致密。
随着球磨时间进一步延长到
15min，如图3.12(c)所示，可以很明显的发现大部分颗粒已经结成5μm左右的硬块，有些甚至达到10μm左右。这种硬块结构相对致密，有明显的棱角，可以观察到其表面有凸起的小颗粒状物质。
与图3.9
对应分析发现，随着球磨时间的延长，发生团聚现象，使得反应物在固相扩散的过程中难以完全接触，致使球磨15min
产物的相纯度没有球磨10min
时高。
图3.12
不同高能球磨时间产物的SEM
图
3.3.6
高能球磨后煅烧时间对产物形貌的影响
图3.13
给出了高能球磨5min，750℃下煅烧不同时间获得产物的
SEM图片。由图可以看出随着煅烧时间的延长，产物的团聚现象消失，形成较均匀的小颗粒。
当750℃煅烧1h
时，如图
3.13(a)所示，产物由粒径
0.3μm左右的小颗粒团聚在一起形成
3μm的块状物质，分布不均匀。小颗粒附着相对松散，致使该物质表面疏松，无明显棱角。
当煅烧时间延长到
2h
时，如图3.13(b)所示，此时产物颗粒团聚的现象基本消失，小颗粒又均匀分散开来。其中掺杂着少量未分散完全的粒径小于1μm的块状团聚物。结合产物的
XRD
图谱分析可知，在750℃煅烧1h和2h
均可获得纯相的
Li4Ti5O12，但
SEM图片表明，当煅烧时间为
2h
时可获得分散性能良好的粉体。因此，从形貌的角度出发采用高能球磨法制备Li4Ti5O12的煅烧工艺应采取
750℃煅烧2h
为宜。
图3.13
不同煅烧时间获得产物的SEM
图
3.4
实验结论
本论文通过固相法制备纯度较高的
Li4Ti5O12粉体。使用的原料是
TiO2和
Li2CO3。我们采用普通球磨机和高能球磨机进行球磨反应,与未经球磨处理的产物相比，制得的钛酸锂为纯相。利用
SEM、XRD
分析检测手段系统地分析研究了各种制备工艺条件对粉体产物的影响。通过对所得到的结果进行分析与比较，得了以下结论：
1．普通球磨法制备钛酸锂时，最佳工艺条件为：球磨时间为
10min，
最佳煅烧温度为
800℃。最佳煅烧保温时间为
2h。
2．高能球磨法制备钛酸锂时，最佳工艺条件为：球磨时间为
10min，
最佳煅烧温度为
750℃，最佳煅烧保温时间为
1h。
4
创新与展望
4.1创新之处
固相法反应是制备钛酸锂的传统方法之一,固相法一般都是采用球磨混料方式，球磨时间在
1h
以上，并需要800-900℃煅烧
10h
以上才能获得物相较纯的钛酸锂。传统固相法合成出的材料普遍存在颗粒较大、粒径分布不均、团聚现象、内电阻极化较大等问题。于是从混料工艺的角度出发，研究者改进了传统固相合成方法，在混合原料时采用振荡研磨或高能行星式球磨等机械法。制得了颗粒细小至纳米级产物。结果表明，Li:Ti=4:5，利用普通球磨机球磨10min，800℃煅烧
2h
所得产物为纯相。利用俄罗斯磨高能球磨
10min，750℃煅烧
1h
所得到的产物物相纯度最高。粒度分布较均匀的产物的条件为高能球磨
5min，煅烧
750℃保温
2h。
使材料电化学性能得到了提高并且明显降低了煅烧温度、缩短煅烧时间。
4.2
存在的问题和发展方向
在高倍率环境下工作时，Li4Ti5O12比容量迅速衰减，倍率性能较差。作为活性炭双层电容器的一个电极，Li4Ti5O12发挥其相对高比容量的优势，成为不对称超级电容器理想的负极材料。Li4Ti5O12的循环容量非常稳定，但导电性较差，其电压相对于锂为
1.5V，过高，不宜作为负极材料使用。Li4Ti5O12不能提供锂源，作为正极时只能与金属锂或锂合金组成电池；作为负极时，正极可选用多种材料，如：LiCoO2、LiMn2O4等(4V)或LiNi0.5Mn1.5O4等(5V)，电池电压为
2.2V
或
3.2V。Li4Ti5O12的电子电导率较低，对大电流充放电性能有较大的影响。1mol
的
Li4Ti5O12晶格中嵌入0.1mol
的
Li+时，其扩散系数为
3×10-2cm2·S-1。
由于
Li4Ti512具有的“零应变”特性、离子扩散系数较大、热稳定性高等特点，特别适合作为锂离子动力电池负极材料使用，未来几年使用负极材料的电池最有可能作为
HEV
动力电池率先进行应用，但还需进一步改善和提高
Li4Ti5O12的应用中存在的一些缺点。
5
可行性论证
5.1项目研究必要性
5.1.1
有效缓解我国能源紧张问题的重要举措
我国是最大的发展中国家，地处北半球亚热带、温带地区，常规能源贫乏而资源相对丰富，天然气、石油煤炭等常规能源人均占有量仅为世界人均占有量的30%左右，进30年的高速发展进一步造成我国常规能源的过度开采，对外国石油、天然气资源的过度依赖和环境的日益恶化，严重制约我国的可持续发展。
5.1.2促进我国节能环保行业快速发展
低碳、节能、环保，是钛酸锂电池的最大特点。锂离子电池是目前最新型的充电电池，其工作压力高，比能量高，长寿命，对环境污染小，可快速充放电等一系列优点，将来必广泛用于各种军用民用领域。
5.2
项目研究可行性
5.2.1
项目研究符合国家产业政策及发展规划
根据《国家战略性新兴产业发展“十二五”规划》，新一代信息技术、生物、节能环保、高端装备制造技术产业将成为支柱产业，新能源、新材料、新能源汽车产业将成为先导产业。
5.2.2
资源优势
本研究中，制备钛酸锂的原材料为TiO2和TiCO3。其中制备TiO2的钛精矿在“钒钛之都”——四川攀枝花储量极大，生产TiO2的技术也相当先进，购买原材料TiO2成本低。所以，本研究项目在资源上具有相当大的优势。
5.2.3
技术可行
目前，国外对钛酸锂的研究工作比较靠前，已经将钛酸锂与、等不同的正极材料组成锂离子蓄电池、全固态锂离子蓄电池或半电池超级电容器，并进行了系统性能的检侧；对钛酸锂负极材料进行了不少掺杂离子的研究。
而国内，已有多家企业生产钛酸锂电池，国内产能较大的企业为贝特瑞新能源材料股份有限公司（BTR
New
Energy），珠海银通新能源有限公司以及四川兴能新材料有限公司，其中贝特瑞包括松下、日立、三星、TCL、比亚迪等
130
多家厂商。珠海银通新能源公司在2009年开始生产钛酸锂电池，2010年6000多万美元收购ALTI公司，将钛酸锂材料运用到中国的生产电芯中，并逐渐建设全球最大的钛酸锂材料生产基地。
综上所述，国内外各家企业和科研机构对钛酸锂制备的技术已纯熟掌握，具有逐步实现工业化生产钛酸锂电池的能力。因此，适合大批量生产的固相法制备钛酸锂技术是可行的。
5.2.4
行业市场需求分析
经过近200年的持续加速开采，煤、石油、天然气等常规化石燃料资源逐步减少，据有关资料，我国煤、石油、天然气的可开采年数分别是114年、20.1年、49.3年，人均占有量分别是世界人均占有最的70%.
11%.4%，所以我国比多数国家更迫切需要研究和寻求新能源和可再生能源。
通过以上分析，可以得知当前国内外利用产业背景较好，我国发展钛酸铿电池产业政策及市场需求前景可观，市场潜力较大。投资该产业面对较强的市场可行性、经济收益可行性，因此该项目的建设不仅可以促进我国新兴钛酸铿电池产业的快速发展，还可有效满足当前市场需求，促进我国低碳环保业及相关产业链快速发展，具有良好的社会效益和经济效益，同时对于促进经济社会可持续发展有着长远的意义。
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