鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)的制備及性能研究的開題報告

鋰離子電池凝膠聚合物電解質(zhì)的制備及性能研究的開題報告一、研究背景隨著電子科技的飛速發(fā)展，鋰離子電池逐漸成為電子設(shè)備領(lǐng)域中的重要能源供應(yīng)來源。鋰離子電池具有高能量密度、低自放電率、長壽命等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電動汽車、移動電源、智能手機(jī)等領(lǐng)域。鋰離子電池的核心是電解質(zhì)，其性能直接影響到電池的性能和循環(huán)壽命。傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)具有導(dǎo)電性好、電化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點，但同時也存在易泄露、自燃、自爆等危險，嚴(yán)重限制了鋰離子電池的發(fā)展。為了解決這一問題，凝膠聚合物電解質(zhì)被提出并廣泛研究。凝膠聚合物電解質(zhì)不僅具有高離子導(dǎo)電性、良好的電化學(xué)穩(wěn)定性，而且在電池發(fā)生故障時，能夠形成保護(hù)層，阻止電池進(jìn)一步破壞，具有較好的安全性能，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的電解質(zhì)。二、研究內(nèi)容本研究將以普通有機(jī)溶劑和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）為原料制備凝膠聚合物電解質(zhì)。首先，聚乙二醇（PEG）和丙烯酸（AA）將在有機(jī)溶劑中進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，生成一種可溶于有機(jī)溶劑的線性聚合物。然后，將PEG-AA聚合物與PEGDMA進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的自由基交聯(lián)反應(yīng)，制備出凝膠聚合物電解質(zhì)。通過對電解質(zhì)的形態(tài)、熱性質(zhì)、離子傳輸性能等性能進(jìn)行表征，研究凝膠聚合物電解質(zhì)的制備工藝、物性和電化學(xué)性能。同時，研究凝膠聚合物電解質(zhì)作為鋰離子電池電解質(zhì)的應(yīng)用性能、安全性能等方面。三、研究意義新型電池材料的研究是未來科技領(lǐng)域的重點之一。本研究通過研究凝膠聚合物電解質(zhì)的制備工藝和性能，有助于深入了解電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能，為開發(fā)高性能的凝膠聚合物電解質(zhì)提供理論依據(jù)和實驗基礎(chǔ)。此外，凝膠聚合物電解質(zhì)在電池領(lǐng)域的應(yīng)用也有著廣闊的應(yīng)用前景，本研究的結(jié)果有助于推動鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。四、研究方法1.根據(jù)PEG和AA的摩爾比例，在有機(jī)溶劑中進(jìn)行自由基聚合反應(yīng)，合成PEG-AA聚合物。2.通過標(biāo)準(zhǔn)的自由基交聯(lián)反應(yīng)，制備凝膠聚合物電解質(zhì)。3.采用SEM、DSC、TGA、FTIR、Rheometer等表征手段，對制備的凝膠聚合物電解質(zhì)進(jìn)行形態(tài)、熱性質(zhì)、化學(xué)結(jié)構(gòu)等方面的表征。4.通過電化學(xué)阻抗譜（EIS）測試，研究凝膠聚合物電解質(zhì)的離子傳輸性能。5.在單體電解液和凝膠聚合物電解質(zhì)兩種電解質(zhì)中，利用電化學(xué)測試系統(tǒng)測試不同條件下鋰離子電池的性能，并分析凝膠聚合物電解質(zhì)在應(yīng)用領(lǐng)域中的應(yīng)用性能和安全性。五、預(yù)期成果1.成功制備出凝膠聚合物電解質(zhì)。2.對凝膠聚合物電解質(zhì)的形態(tài)、熱性質(zhì)和離子傳輸性能等進(jìn)行了詳細(xì)的表征和分析。3.研究了凝膠聚合物電解質(zhì)在鋰離子電池中的應(yīng)用性能和安全性。4.提出了改進(jìn)凝膠聚合物電解質(zhì)性能的建議和措施。六、研究進(jìn)度安排第一年：1.掌握凝膠聚合物制備方法，完成凝膠聚合物電解質(zhì)的制備工作。2.對凝膠聚合物電解質(zhì)進(jìn)行表征，獲得物性數(shù)據(jù)。第二年：1.研究凝膠聚合物電解質(zhì)的離子傳輸性能，獲得電化學(xué)性能數(shù)據(jù)。2.研究凝膠聚合物電解質(zhì)在單體電解液和鋰離子電池中的應(yīng)用性能和安全性。第三年：1.對凝膠聚合物電解質(zhì)的制備工藝和性能進(jìn)行深入分析和研究。2.提出高性能凝膠聚合物電解質(zhì)的具體改進(jìn)方案。七、參考文獻(xiàn)1.D.A.Evans,P.Bruce,andS.A.Corrigan.ElectrochemicalandspectroscopicpropertiesofPEO-basedpolymerelectrolytes.JournaloftheElectrochemicalSociety,Volume141,1994,3072-3079.2.V.Agostini,N.Boudet,C.Gachot,F.Lantelme,andR.Gadiou.Ionictransportbypolymerelectrolytesactivatedwithlithiumsaltorinorganicoxidizer.SolidStateIonics,Volume97,1997,223-227.3.S.Schuette,M.Winter,andJ.O.Besenhard.Polymerelectrolytesforlithium-ionbatteries.AdvancedMaterials,Volume10,1998,725-763.4.Z.Wang,L.Peng,andJ.Zhang.Asolid-statepolymerelectrolyteconsistingofpoly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene)andlithiumbis(oxalato)borateforrechargeablelithiumbatteries.JournalofMaterialsChemistry,Volume17,2007,4295-4300.5.J.Gao,J.Zhou,Z.Wang,andY.Li.Preparationandelectrochemicalprop