基于金属锂负极的二次电池电解液的设计与性能研究任务书

 2022-01-31 09:01

全文总字数:7637字

1. 毕业设计(论文)的内容和要求

通过制备锂金属表面保护层,构筑三维导电多孔结构引导锂沉积等方式均可以在一定程度上改善锂负极性能。

由于锂金属负极的稳定性与其表面的固体电解质中间(SEI)密切相关,而SEI 膜主要由电解液在锂金属表面还原生成,因此电解液对锂金属负极电化学性能起到关键性作用,电解液研发是锂金属电池研究的一个重要方向。

例如LiPF6 对正极具有很好的稳定性,但对锂金属负极不定,难以形成致密的SEI 膜;LiDFOB 具有很好的正极成膜能力,能显著改善高电压下的电池性能,但其与锂金属负极匹配性较差;LiTFSI 在多种溶剂中都具有很高的溶度,且有良好的高温稳定性,但其对锂负极的稳定性不佳,还会腐蚀正极一侧的铝集流体;LiNO3 能有效钝化锂金属,提高负极稳定性,但其在常用的溶剂中溶解度较低,难以单独使用。

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2. 实验内容和要求

借助电化学分析及表征方法观察不同电解液环境下金属锂电极表面SEI成分、结构随沉积时间、充放电状态的实时演变过程。

总结目前锂空气电池电解液中具有代表性的锂盐、功能性添加剂及反应气体在一系列醚类(DMSO、DME、TEGDME等)及碳酸脂类(EC、DMC、DEC等)溶剂中对金属锂负极表面SEI物理化学性质的影响。

在了解了不同电解液环境中SEI膜的生成路径后,通过对电解液组分的选择、优化及电极表面结构的设计,为锂空气电池中的金属锂负极/电解液界面构筑一层稳定的SEI膜。

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3. 参考文献

[1] I. Lazkano, L. Nstbakken, M. Pelli. From fossil fuels to renewables: The role of electricity storage. European Economic Review, 2017, 99: 113-129.

[2] A.U. Rahman, I. Ahmad, A.S. Malik. Variable structure-based control of fuel cell-supercapacitor-battery based hybrid electric vehicle. Journal of Energy Storage 2020, 29: 101365.

[3] Q. Zhao, Z. Tu, S. Wei, K. Zhang, S. Choudhury, X. Liu, L.A. Archer. Building organic/inorganic hybrid interphases for fast interfacial transport in rechargeable metal batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2018, 57(4): 992-996.

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4. 毕业设计(论文)计划

(2021年2月28日前):在广泛查阅资料的基础上,完善课题研究方案,完成外文翻译、文献综述和开题报告等工作,组织开题论证和初期检查工作。

(2021年6月3日前):进行课题的实验、设计、调研及结果的处理与分析等,完成毕业设计说明书或论文写作,进行毕业设计(论文)的审阅和修改完善;根据学校期中教学质量检查的有关文件通知完成中期检查。

(2021年6月11日前):完成毕业设计(论文)的答辩资格审查、答辩、成绩评定及成绩录入工作

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