离子液体在低温zebra电池中的应用任务书

 2021-10-14 08:10

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

目前电池的研究重点正在向锂离子电池发展,但全球锂资源储量有限,随着锂离子电池的普及推广,锂将成为全球下一个石油资源。钠存储量极为丰富,成本低廉,以此为负极的钠/金属氯化物电池(又称ZEBRA电池)因其具有高能量密度、高存储效率、长循环寿命、维护简便以及技术相对成熟等优点,目前已引起了广泛关注。尽管如此, 300℃的工作温度限制了其应用领域,且会产生电池启动时间长;密封难度高;熔融Na和NaAlCl4可能腐蚀陶瓷管和密封部位,加速其老化;需要额外热管理系统,从而增加电池组成本,并降低其能量密度等问题。因此找到一种既能满足zebra电池原有优点,又能降低其运行温度的方法是迫在眉睫。

鉴于科学家们已开展过一些探索性改进工作,主要是提出Na/离子液体/MCl2(M为过渡金属)结构zebra电池,其避免使用BASE隔膜。但室温ZEBRA电池在初步研究中显示了一系列问题:如在低电位钠沉积的同时,离子液体中阳离子会被电化学还原;钠电极在离子液体中的自放电速率过高,该自放电过程可能由钠与离子液体或杂质之间发生副反应而产生。金属Na具有高活泼性,开发出能与之化学稳定共存的新型离子液体工作尚未取得突破性进展,阻碍了室温ZEBRA电池研究的进一步发展。实验室拟采用Na(l)/β〞-Al2O3/离子液体/MCl2,将电池运行温度从300℃降至100℃-120℃,同时也避免之前室温电池的缺点。

本论文要求查阅大量文献和相关资料,要研究利用有机合成法来制备一系列新型的离子液体,使其满足以上性能。摸索出制备过程中的一些最佳的工艺条件,并利用红外光谱,核磁共振,拉曼光谱等进行表征,研究其规律,以制备出较合适的离子液体;然后组装半电池(省略了陶瓷电解质,负极用铂金电极代替,但仍能测定其一定程度内的性能)用CV,计时电势分析法,充放电,阻抗图谱等电化学方法进行分析,以找出最适用的离子液体。撰写出论文,并答辩。

2. 参考文献

[1] K.Xu,S.Zhang,and C.A.Angell,Room temperature inorganicQuasi-Molten Salts as alkali-metal electrolytes[J],J. Electrochem. Soc. 1996, 143(11):3548-3554.

[2] J.Fuller and R.A.Osteryoung,Rechargeable lithium and sodium anodes in chloroaluminate molten salts containing thionyl chloride[J], J. Electrochem. Soc. 1995, 142(11):3632-3636.

[3] Gary E. Gary, Paul A. Kohl, and Jack Winnick, Stability of sodium electrodeposited from a room temperature chloroaluminate molten salt[J], J. Electrochem. Soc. 1995, 142(11):3636-3642.

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