LLZO/P(MMA-VBIMBr)复合型固态电解质的合成与性能开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

锂离子电池自从被商业化以来便在电池市场中占据重要位置。由于其具有能量密度高、输出功率大、电压高、自放电小、工作温度范围宽、无记忆效应和环境友好等优点,已广泛应用于电动车、轨道交通、大规模储能和航空航天等领域。

目前最常见的液态锂离子电池使用的是有机体系的电解液,这种电解液一般是将锂盐(比如lipf6)溶于链状和环状的烷基碳酸酯的混合溶剂中制成,在过充或者短路情况下会导致电池的温度升高。电池的温度升高会加剧电解液与电极之间的反应,从而产生更多的热量和气体,造成电解液泄漏,易燃的有机电解液碰到氧气,在高温下容易着火甚至是爆炸,这种风险在大规模储能装置中会更加严重。

液态锂离子电池无法使用高能量密度的金属锂作为负极材料,在电池循环中,由于金属锂表面电流密度及锂离子分布不均匀等因素,金属锂电极会反复溶解、沉积,形成不均匀的孔洞和枝晶。枝晶会刺穿隔膜,到达电池正极造成电池短路、热失控、着火爆炸等一系列安全隐患。

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2. 研究的基本内容与方案

本研究的内容为利用溶胶凝胶法,在较低的烧结温度下得到粒径小,分布均匀的llzo粉体,将其分散于合适的聚合物基体中制成复合固态电解质。初步目标是制得离子电导率达到10-4 s·cm-1数量级的样品。

拟采用的实验方案为,以lino3、lano3·6h2o、zr(oh7c3)为前驱体,正丙醇为稀释溶剂,乙酸为螯合剂制备li7la3zr2o12凝胶,经过常温干燥后在450℃下预煅烧4h,进行研磨,再于1000℃下煅烧4h制得llzo粉体。将粉体分散于具有离子导电性的聚合物基体中,加入离子液体及对应的锂盐混合制成电解质薄膜,装配成电池后测试其性能。

拟采用的表征手段有:

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3. 研究计划与安排

第3-5周,查阅相关文献,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需要的原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告;

第6-9周,按照设计方案,完成无机电解质的制备和表征;

第10-12周,按照设计方案,完成系列复合电解质材料的制备和表征;

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4. 参考文献(12篇以上)

【1】陈龙,池上森,董源,等.全固态锂电池关键材料—固态电解质研究进展【j】.硅酸盐学报,2018,46(1):21-34.

【2】黄艾灵.钛酸锂材料/硫基固态电解质界面研究及在全固态电池中的应用【d】.哈尔滨:哈尔滨工业大学,2017.

【3】吴学领,王为,刘兴江,等.氧化物型锂离子导体的基础与应用研究【j】.电源技术,2015,39(9):2002-2005.

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