高电压高稳定性有机固态锂电池的构建开题报告

1. 研究目的与意义

从1991年索尼公司将含有液态电解质的锂离子电池带入电子设备的应用至今，液态锂电池已经成为目前最为成熟、使用最广泛的技术路线之一。但是常见的液态电池在使用过程中总是会出现电池寿命短，容量低，容易出现事故等缺点。由于液态电介质在使用过程中会与作为负极的锂单质发生反应所以导致电池的寿命较短，并且在使用过程中液态的电介质稳定性不如固态的电介质，所以容易导致电池在使用过程中发生一些事故。因此我们希望通过研究固态电池来解决这一系列的问题。

在2010年，丰田就曾推出过续航里程可超过1000km的固态电池。而包括quantumscape以及sakti3所做的努力也都是在试图用固态电池来取代传统的液态锂电池。加拿大avestor公司也曾尝试过研发固态锂电池，最终2006年正式申请破产。avestor公司使用一种高分子聚合物分离器，代替电池中的液体电解质，但一直没有解决安全问题，在北美地区发生过几起电池燃烧或者爆炸事件。2015年3月中旬，真空吸尘器的发明者、英国戴森公司（dyson）创始人詹姆斯·戴森将其首笔1500万美元的投资投向了固态电池公司sakti3，后者是一家成立于2007年的电池创业公司。

传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质（液态）。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。

2. 研究内容和预期目标

探索并确定f4tcnq正极与llzo/peo复合电解质的最佳实验条件，研究材料用于固态电池的性能。具体研究内容包括：

(1)用不同分子量的peo制备固态电解质

(2)测试上述电解质制备而成的电池的性能

3. 研究的方法与步骤

本实验使用的方法和步骤如下：

第一大步骤：制备固态电介质

(1)烧杯中加入0.265g的litfsi，然后加入10ml乙腈，200到300转搅拌1小时；

4. 参考文献

1) huang, x.; liu, c.; lu, y.; xiu, t.; jin, j.; badding, m. e.; wen, z. a li-garnet composite ceramic electrolyte and its solid-state li-s battery.j. power sources2018,382, 190–197.

(2) li, y.; chen, x.; dolocan, a.; cui, z.; xin, s.; xue, l.; xu, h.; park, k.; goodenough, j. b. garnet electrolyte with an ultralow interfacial resistance for li-metal batteries.j. am. chem. soc.2018,140(20), 6448–6455.

(3) zha, w.; chen, f.; yang, d.; shen, q.; zhang, l. high-performance li6.4la3zr1.4ta0.6o12/poly(ethylene oxide)/succinonitrile composite electrolyte for solid-state lithium batteries.j. power sources2018,397, 87–94.

5. 计划与进度安排

(1) 第1周~第4周，查阅资料，制定实验方案与计划，准备开题报告；外文翻译，论文前言部分的撰写；

(2) 第5周~第8周，混合制备peo与llzo材料；对材料进行阻抗测试；并探索不同厚度的材料阻抗的的差异；

(3) 第9周~第12周，将所得材料组装成电池，测定样品的电化学性能；