氟化锂纳米线隔膜应用于高能量锂金属电池开题报告

全文总字数：5515字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1研究背景

伴随着社会的持续进步，人类的能源需求也在与日俱增。高效的能源存储和转换是社会进步的动力，而电池的出现和使用使人们可以更加高效和便捷地利用能源。自从19世纪开始，多种电池形式已经实现了商业应用，包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池以及锂离子电池等。其中，锂离子电池改变了人们的交流和交通方式，促进了便携式摄像机、手机、笔记本电脑以及电动汽车等领域的快速发展。1990年到 2013年间，电池的市场份额一直以 5% 的速度在增长。2013年销售额已达到 540亿美元，之后更是以每年 30%的速度增长。 在当今电池技术中，锂电池更是占据了63%的市场份额，潜力巨大。然而，尽管电池销量很大，这些商用电池的能量密度却增长缓慢。在过去的 150年间，电池的能量密度仅从铅酸电池的 40 wh·kg^－1提高到目前锂离子电池的200 wh·kg^－1。这样的增长速度严重落后于计算机技术的发展速度。随着锂离子电池(尤其是其石墨负极)的实际能量密度逐渐接近于其理论极限值，现在人们迫切需要更加高效的电极材料以满足新兴的高端储能器件发展的需求。其中，金属锂负极以极高的容量( 3860 mah·g^－1) 和最低的还原电势( －3.040 v vs 标准氢电极) 而被称为二次锂电池负极的“圣杯”。随着新一代储能系统（如锂硫、锂空、锂金属电池等）的广泛研究，锂金属负极显现出了越来越重要的作用。

20 世纪 70 年代，艾克森公司首先将锂金属电池应用于电子手表、计算器和可移植医学设备中。时至今日，心脏起搏器中还在使用锂碘一次电池。但是，上述锂金属电池都仅是一次电池。莫利能源在上世纪八十年代开发了第一代可充电锂金属电池，这些电池表现了极高的能量密度 ( 100 ～ 200 wh·kg^－1和 200 ～ 300 wh·l^－1) 。然而，这些金属锂电池存在严重的枝晶生长问题，难以稳定循环。锂枝晶生长引发起火爆炸等安全问题导致锂金属二次电池没有实现商业应用。锂离子电池商业应用之后，大部分锂金属电池产品都被市场抛弃。然而，作为一种具有极高潜在能量密度的电极材料，科研人员对金属锂的研究从来没有停止过。近十年来，人们已经开发了多种新兴策略来抑制金属锂负极的枝晶生长，提高电池的安全性和使用寿命。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：通过水热合成法、冷干法等设计构筑lif纳米材料。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

4. 参考文献（12篇以上）

1. akolkar r, mathematical model of the dendritic growth during lithiumelectrodeposition [j]. j. power sources 2013,232,23-28.

2. akolkar r, modelingdendrite growth during lithium electrodeposition at sub-ambienttemperature [j]. j. power sources 2014, 246, 84-89.

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