有机/水混合电解液在锌离子电池中的应用进展开题报告

 2023-09-01 09:09

1. 研究目的与意义

目前锂离子电池在各种可充电电池中显示出最高的能量密度、循环稳定性和能量效率。然而,锂离子电池的致命缺陷之一是安全问题。安全事故的高风险归因于易燃的有机电解质和电极材料与电解质的反应引起的热失控。此外,由于特殊的电池组装技术、制造过程中的严格干燥环境要求以及过渡金属、有机电解质和锂盐的高价格,使得锂离子电池的成本相对较高。此外,有机电解质的有限离子导电性要求锂离子电池设计采用薄电极,以实现高功率、高能效。

尽管应用广泛,但锂离子电池不能弯曲、不耐高温、容易起火等安全隐忧一直没有解决。锌电池没有这样的困扰。

最近在水电解质方面的突破使高度安全的3.0v级水基锌离子电池成为可能。但是,其中所形成的固-电解质间相仍然不能有效地支持所需的能量密集的阴阳极材料。在本工作中,我们报道了一类新的电解质,它通过与水和非水溶剂的杂化,继承了来自水的不可燃性和无毒性的特点,以及来自非水体系更好的电化学稳定性。

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2. 研究内容和问题

本课题的基本内容:

探索合适的有机添加剂以提升水系锌离子电池的容量和稳定性,并进一步探究有机添加剂在水系电解质中的比例对电池性能的影响。

研究目标:

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3. 设计方案和技术路线

探索在水系电解质中添加不同的有机物质对电池整体性能的影响,并进一步调整有机物质的含量使得水系锌离子电池的容量和库伦效率得到最大程度的提升。使用水/乙醇或二甲基亚砜等其他有机液体混合溶液作为溶剂,分别以锰酸锌和石墨作为水系离子电池正极和负极,研究使用有机/水混合溶剂在提升水系锌离子电池电化学性能上的效果,通过新威尔电池测试仪和电化学工作站等仪器对水系锌离子电池的容量、稳定性、极化、耐腐蚀性等进行测试分析。

4. 研究的条件和基础

实验所需所有基础材料:

分析天平,镊子,药勺,锌粉,c粉,,研钵,5ml药瓶,lmo,磁力搅拌器,负极壳,正极壳,垫片,弹片,隔膜,铝箔

电池组装设备:

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