二次有机电解液体系钙-硫电池的探索研究开题报告

 2021-11-01 10:11

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

一、课题背景

由于化石燃料的不断开发、挖掘和使用,化石燃料的储量逐渐减少,传统的燃油汽车终将被淘汰,且由于环境问题,包括中国在内的几个国家正在考虑在中期禁止汽油或柴油动力车辆,这增加了低成本和高性能替代品的紧迫性[1]。这迫切要求市场研发电动力汽车,而电动汽车的最大难题在于储能电池,其要求大功率、能量密度大、安全等。

目前研究和应用比较成熟的化学电池主要为锂电池,但由于其目前商用锂电池的能量密度相对较低,例如磷酸铁锂约为170mah/g,且因其易生成锂枝晶,容易产生安全隐患,不能满足动力汽车的需求,而且人们普遍认为,锂离子技术正在达到其能量密度能力的极限,并且需要新的超越锂离子技术来填补这一空白[2]。钙和镁金属由于每个原子可以转移两个电子,理论能量密度较高,受到了广大科研人员的关注和研究,目前镁电池的研究相对较多,但当前最先进的全电池镁离子电池 [3]仍未达到目前锂离子电池达到的能量密度,其最大的挑战是高压阴极与先进电解质的兼容性[4]。钙电池的研究虽还处于起步阶段,但其拥有较高的容量(8040 mah cm-3)和较低的电势(0.17v vs li/li ),且早期工作表明与锂相反,多价金属(例如,mg和ca)可以从适当的电解质溶液中均匀沉积,几乎没有树突状生长[5,6],因此,钙离子电池具有很大的研究潜力。本课题将通过对钙-硫电池中有机电解液体系的研究,了解钙-硫电池工作中的正负极及其电解液的工作原理。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、课题内容

针对目前钙电池存在的常温下沉积难和可逆容量低的问题,通过钙铅合金为负极,硫熔融在介孔碳上做正极,采用不同浓度、不同溶剂、不同钙盐混合做电解液,在电池测试系统上测试其各种性能,不断调节优化,测试不同条件下性能最优的有机电解液,并运用实验室设备仪器研究其电池工作原理和sei组成。

二、研究手段

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