高温Li-S一次电池的结构设计和性能研究任务书

 2022-01-16 06:01

全文总字数:2336字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

自从18世纪Volta电池发明以来,人们在电池领域取得了许多重大的技术突破。伴随着电子技术的发展,电池的发展进入便携电源、交通等领域。根据电池的充放电可逆性,电池可分为一次和二次电池。与二次电池相比,一次电池不具备电化学可逆性,但其具备的独特优势,如:低成本、长搁置寿命、高比能量和比功率、高放电容量等,在民用、医学、国防领域尤其是空间技术和新型国防装备领域仍有着广阔的应用前景。然而,近年来一次电池的研究却陷入停滞,目前已报道的一次电池体系中,大都存在一些局限性:如金属空气电池受到空气来源的限制;锂亚硫酰氯电池存在电压滞后的问题;锂氟化碳电池存在材料成本高的问题。这些电池的比能量从工艺角度已经趋于极限,基本维持在800Wh/kg内。锂硫电池是以金属锂和单质硫作为活性物质的化学电池。它具有质量比能高(实际比能量达到900Wh/kg)、续航时间长、成本低廉、高安全性等优势,将其应用于一次电池可以规避锂硫二次电池在当前研究中的诸多不足之处,如多硫化物的穿梭效应造成的电池循环失效等。本课题拟将锂硫电池引入一次电池体系,尝试采用不同的电解质体系/硫正极,并对所制备的正极和装配的锂硫电池进行形貌表征和性能测试。

设计的主要内容:

  1. 文献调研,了解目前国内外的研究情况和趋势,文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系;

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    2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

    1.查阅不少于15篇相关文献资料,其中近5年英文文献不少于3篇,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,完成开题报告;

    2.完成不少于5000字的英文文献翻译;

    3.参考文献合成路线,合成制备合适的电解质(如固体聚合物电解质、凝胶聚合物电解质、高温熔盐电解质)、硫正极,设计锂硫一次电池结构;

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    3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

    第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告;

    第4-9周:按照设计方案制备正极与电解质,并装配电池,测试电池首圈放电和倍率循环性能;

    第10-15周:利用XRD、SEM、TEM、电子能谱分析、TG、DSC、电化学工作站等分析技术和设备对材料结构、形貌以及电化学性质进行表征测试;

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    4. 主要参考文献

    [1] Sheng Huanga, Ruiteng Guanb, ShuanjinWanga, et al. Polymers for high performance Li-S batteries: Material selectionand structure design.Progress in Polymer Science 89 (2019) 19-60.

    [2] Quinton J. Meisner, Tomas Rojas, NancyL. Dietz Rago, et al. Lithium-sulfur battery with partially fluorinated etherelectrolytes: Interplay between capacity, coulombic efficiency and Li anodeprotection. Journal of Power Sources 438 (2019) 226939.

    [3] Yu Liu, Dezhi Yang, Wenqi Yan, et al.Synergy of Sulfur/Polyacrylonitrile Composite andGel Polymer ElectrolytePromises Heat-Resistant Lithium-Sulfur Batteries. iScience 19, 316-325.

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