NASICON固态电解质的制备及电化学性能研究任务书

 2021-11-20 10:11

1. 毕业设计(论文)主要内容:

化石能源短缺促使人们开发清洁能源及与之相匹配的能源存储系统。锂离子电池具有能量密度高,循环寿命长的特点。但是锂离子电池采用有机液态电解液作为锂离子传输载体,存在电解液易泄露、易挥发、易燃烧的等安全问题。且锂离子资源有限,价格昂贵。因此开发一种安全性更高,价格低廉的钠离子固态电池是一个重要发展方向。

NASICON固态电解质Na1 xZr2SixP3-xO12(0≤x≤3)是由ZrO6八面体和PO4/SiO4四面体共顶点氧连接形成的三维框架结构,具有开放的三维钠离子传输通道,其钠离子电导率可达10-4 S cm-1-10-3 S cm-1,是一种极具潜力的钠离子固态电解质。但是和液态电解液的离子电导率10-2 S cm-1仍有一定的差距,且NASICON固态电解质和电极材料之间的接触方式是固固点接触,有效接触面积较小,界面阻抗较大,并且在充放电过程中,电极材料的体积变化会导致电解质和电极发生界面分离,进一步增大界面阻抗,导致容量迅速衰减。因此,本文拟引入一种柔性聚合物电解质层改善电解质和电极之间的接触,并探究其电化学性能。

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

主要任务:

1、文献调研,全面掌握固态电池的概念和研究现状,重点了解NASICON的合成制备方法及电化学性能。

2、采用固相烧结法和流延法分别制备NASICON固态电解质和PEO基钠离子固态电解质,并对其物相结构进行表征,测试其离子电导率。采用固相烧结法制备磷酸钒钠正极材料,并对其物相进行表征。

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

1~2周 文献调研,翻译英文文献;

3~5周 整理资料,在任务书的基础上,设计研究方案,确定切实可行的实验技术路线,了解相关的结构和性能的测试方法;撰写开题报告,开题答辩;

6~10周 采用固相烧结法制备NASICON固态电解质,组装钠离子固态电池,并测试其电化学性能。

11~12周 电化学性能进行测试分析;

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4. 主要参考文献

[1] Lu, Y, Alonso, JA, Yi, Q, et al. A High-Performance Monolithic Solid-State Sodium Battery withCa2 Doped Na3Zr2Si2PO12 Electrolyte[J]. Advanced Energy Materials, 2019, 1901205.

[2] Zhang, Z, Zhang,Q, Shi, J, et al. A Self-Forming Composite Electrolyte for Solid-State SodiumBattery with Ultralong Cycle Life[J]. Advanced Energy Materials, 2016, 1601196.

[3] Huo, H, Chen, Y,Luo, J, et al. Rational Design of Hierarchical “Ceramic-in-Polymer” and “Polymer-in-Ceramic” Electrolytes for Dendrite-Free Solid-State Batteries[J]. Advanced EnergyMaterials, 2019, 1804004.

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