锂金属电池的研究进展开题报告

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1. 研究目的与意义（文献综述）

自19世纪以来，人们使用过的储能电池包括：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池以及锂离子电池，锂硫、锂空气电池等新型电池技术目前也正在研究开发中^[1]。由于锂离子电池具有放电电压高、高能量、长寿命等优点^[2]，因此自从1991年，索尼公司将以石油焦作为负极，lico₂作为正极的锂离子电池商业化以来，锂离子电池得到了飞速的发展，在手机、电脑、汽车等领域得到了广泛的应用。

但是随着市场对更为轻质便携以及高能量密度的储能设备的追求，锂离子电池因为其有限的实际能量密度（以石墨为负极的理论比容量为372mah/g）限制了其在新能源汽车、智能电网、通讯基站等新兴领域^[3]的应用。金属锂（li）具有极高的理论比容量（3860 mah/g），低密度（0.59 g/cm³），和最低的负电化学电位（-3.040 v vs标准氢电极），是一种理想的二次电池负极材料^[4]。通过对比相同正极，负极分别为石墨和金属锂的电池的能量密度，发现根据正极材料不同使用金属锂作为负极的电池较使用石墨为负极的电池能量密度都有不同程度的提高，高者提高越60%，低者提高约20%^[5]。

锂金属电池虽然具有很高的能量密度，但是其应用面临三类严重的问题：1.锂枝晶生长失控导致的灾难性短路，电池热失控，发生燃烧甚至爆炸；2.金属锂的连续副反应和大量锂枝晶断裂形成的死锂导致循环性能差；3.充放电过程中金属锂不均匀的沉积导致体积膨胀而产生结构粉碎^[6]。

2. 研究的基本内容与方案

（1）研究的基本内容

针对锂金属电池因锂枝晶生长而引起的一系列问题。如锂枝晶的过度生长导致电池隔膜被刺穿接触到正极导致电池短路，短路往往伴随着电池热量的失控从而引起电解液着火以及电池爆炸；锂枝晶的生长和死锂的产生导致sei膜不停的破裂，不断的有新鲜的金属锂与电解接触发生一系列的副反应导致活性锂和电解液不断的损耗，从而使得电池的容量降低寿命减少；死锂的产生会阻碍锂离子传导，导致锂金属电池的循环性能和库伦效率变差，还会降低电池的热稳定性等。拟调研锂金属电池、锂枝晶的生长机理以及锂金属电池隔膜、电解液和锂负极的相关改性研究，并总结锂金属电池的特点和问题以及抑制锂枝晶生长的相关方法。

（2）目标

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，明确研究内容和目标，了解综述论文所需资料。初步确定毕业论文方案，并完成开题报告和文献翻译。

第3-13周：依照预定方案开展综述论文，并根据实际研究情况对研究方案进行优化和改进，期间完成3次阶段性成果报告。

第14周：整理前期工作，完成并修改毕业论文。

4. 参考文献（12篇以上）