高温Li-S一次电池的结构设计和性能研究开题报告

 2022-01-13 09:01

全文总字数:6123字

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着人们生活水平和国家发展需求的不断提高,能源问题变得日益尖锐。同时,不可再生能源的大量使用加上伴随而来的环境污染问题都使得研发出新型高效环保的能源供应体系成为科研领域的关注热点。在电子技术蓬勃发展的今天,人们在电池领域取得了一系列重要突破,开发出种类繁多、适用于不同条件的电池。

依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,但也具备一些独特优势,如:低成本、长搁置寿命、高比能量和比功率、高放电容量等[1]

航空航天、海洋探索、地质勘探、储备能源等国家发展建设的一些重要领域,对于高比能量的一次电池有着巨大的潜在需求[2]。此外,国防领域尤其是空间技术和新型国防装备领域对于重量轻、体积小、比能量高、比功率高、安全可靠、无污染的一次电池的需求更加迫切。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[3];锂亚硫酰氯电池存在电压滞后的问题[4];锂氟化碳电池存在材料成本高的问题[5]。最重要的是,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。因此,开发具有高比能量的一次电池体系具有重要意义。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容:

(1)材料制备:将kcl、nacl等盐与licl按照其低共熔点的组成进行原料配比,混合均匀后进行熔融,冷却后研磨得到熔盐电解质;将离子液体、锂盐、添加剂等按一定比例混合均匀得到离子液体电解质;将碳黑与升华硫粉复合制备正极材料;采用熔融扩散法使一定质量比的碳布与硫粉进行复合得到另一种正极材料[18]

(2)电池装配:将两种正极材料和两种电解质材料进行组合,在惰性气体手套箱中,以制备的正极为正极,金属锂为负极组装电池。

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3. 研究计划与安排

第1-4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5-11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;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 陈雨晴,张洪章,于滢,曲超,李先锋.锂硫一次电池的研究现状与展望.储能科学与技术,2095-4239(2017)03-529-05.

[2] ma y,zhang h,wu b,et al.lithium sulfur primary battery with super high energy density:based on the cauliflower-like structured c/s cathode[j]. scientific reports, 2015,5:14949-14958.

[3] lee j s,tai kim s,cao r,et al.metal-air batteries with high energy density:li-air versus zn-air[j].advanced energy materials,2011,1(1):34-50.

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