氮化硅多孔膜制备和锂枝晶抑制作用研究进展开题报告

1. 研究目的与意义

1.1电化学能源诞生背景[1][4][5][7]

目前人们利用的能源大致可分为化石能源（包括煤，石油，天然气等），自然能源（例如风能，水能，潮汐能，太阳能等），新型开发能源（例如氢能，核能等）。其中化石能源是人们使用最多和最广泛的能源供给形式和途径。随着时代发展，人们经济和物质生活需求提高，对于不断扩增的能源的需求以及不可再生能源的总储备量的局限，导致全球化石能源危机逐渐加重。基于相关学术人士的计算推测，全球石油储备仅够提供人类再使用40年。但是，石油的消耗量日益增长的形势依旧没有得到缓解。随着不可再生能源危机日益加重，可充化学电源这种储能装置顺势而生，其将在能量的存储和利用率方面起到很大作用的改善。

化学电源又叫做电化学电池，其在使用过程中可直接将化学能转化为电能。导线连接正负极，在正负极之间有层隔膜，如此形成回路，电流通过导线和外部器件连接，通过正负极。放电时，化学能转化为电能；放电达到一定程度，可与外部电源相接，达成充电，电极活性材料得以循环，由此可重复充放电使用（可充二次电池）。该化学电源具有使用方便，性能可靠，便于携带，容量大，电流与电压可在相当大的范围变动等许多优点。

2. 研究内容和预期目标

氮化硅多孔膜材料具有优异的力学性能，孔径可控和耐腐蚀性能，是极具潜力的锂离子电池用隔膜材料。常用的锂离子电池隔膜材料为聚丙烯（pp），但是聚合物材料因为强度韧性低，在充放电过程中容易因生成锂枝晶而导致刺破，引起短路，造成电池损坏甚至造成火灾和爆炸。目前常用的方案是制备固体电解质，但是固体电解质和正负极的界面接触电阻较大，且固体电解质也存在电导率低，是水解或者容易和金属锂反应等问题，电池性能不易提高。本课题提出采用氮化硅膜取代聚丙烯膜，通过氮化硅膜来抑制锂枝晶，提高锂电池的安全可靠性。主要的研究内容有：

3. 研究的方法与步骤

本实验用氮化硅粉料制备形成氮化硅薄膜，对锂电池当中生成锂枝晶的现象做改进，以得到利用效率更高的锂电池（二次电池）作为能源使用。

第一步：采用机械研磨对氮化硅粉体进行初步破碎，将破碎前后的氮化硅分别进行粒度测试，记录粒径。（实验原料：氮化硅粉；实验仪器：研磨机，激光粒度仪；）

4. 参考文献

[1]xiaojie.howlithiumdendritesforminliquidbatteries..science(newyork,n.),2019,366(6464).

[2]朱佳佳抑制锂枝晶及改善锂负极循环稳定性的研究[d]浙江大学2019.

[3]蔡文龙,掺杂型碳材料抑制锂硫电池穿校效应的研究中国科学技术大学,2019.

5. 计划与进度安排

第一阶段（第1～3周）：2月24日～3月22日

文献检索，论文开题，写出开题报告；

第二阶段（第4～9周）：3月23日～4月26日