凝胶电解质的制备及其在锂电池中的应用开题报告

全文总字数：4505字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着电子信息产业的迅猛发展，电子产品呈现高性能、小型化和轻量化的发展趋势。[1]再加上人们对环境保意识逐渐增强，对电子产品的性能要求提高，促使人们致力于研发更高性能的绿色电池。锂离子电池因具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、重量轻、体积小、无毒、无污染等优点，在笔记本电脑、移动电话等便携式电子产品以及电动交通工具以及航天航空、医学等领域得到了广泛的开发与应用。[2]随着锂离子电池的普遍应用，电池的安全性成为一个亟待解决的问题。[3]一方面聚烯烃类薄膜材料在高温下会发生急剧的热收缩，从而导致正负极材料接触，造成电池内部短路，出现热失控，如苹果手机的“爆炸门”等。另一方面聚烯烃类隔膜自身对电解液亲和性差，使得体系中存在大量可流动的电解液，导致出现电池漏液的现象，而这些电解液通常是可燃的，这就使得电池的安全性能大大降低[4]。

锂离子电池主要由正负电极、隔膜、电解液及外壳组成。锂离子电池聚合物电解质根据外观形态可以分为固体聚合物电解质(spe)和凝胶聚合物电解质(gpe)。[5]固体电解质具有良好的力学性能和高安全性等优点，但这类电解质的离子电导率较低。所以科研人员逐渐投入到对凝胶态电解质的研究中。对凝胶态电解质的研究发现，其相比于固态电解质组成成分多了增塑剂，增塑剂的加入能有效改善电解质的机械性能和导电性能，也具有其它诸多优点，不易漏液、安全性好、环保等。这些优点归因于凝胶聚合物液态电解质自身的网状聚合物结构，离子在螺旋形轨道中运动从而能使聚合物具有导电性增强的导电机理。[6]然而，凝胶聚合物电解质虽然在电导率方面有较为明显的优势，但是在各组分相容性及稳定性、机械强度、离子迁移等方面还需进一步提高，而如何在保持高强度机械性能的同时提高其电导率是我们接下来研究的重点。[7]

目前研究较多的基体有聚氧化乙烯(peo)、聚丙烯腈(pan)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚偏氟乙烯(pvdf)以及聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(pvdf-hfp)等[8]。

2. 研究的基本内容与方案

（1）基本内容：本研究拟分理论分析和实验分析两部分。首先对凝胶电解质的基本结果重新了解，深入分析凝胶电解质的制备方法，设计一种凝胶电解质。然后将凝胶电解质与固体电解质进行异同比较并研究凝胶电解质的电导率、电化学窗口、热稳定性等，最终分析总结数据。

（2）研究目标：

a.掌握凝胶电解质的基本设计思路及制备方法

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。

第4-8周：根据文献，设计凝胶电解质。

第9-12周：根据文献，讨论凝胶电解质的导电性能。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 莫名月,陈红雨.锂离子电池隔膜的研究进展[j].电源技术,2011,35(11):1438-1440.

[2] 文璞山,涂欢,梁兴,赵光练.锂离子电池用聚合物电解质的研究进展[j].广东化工,2020,47(04):105-106.

[3] 于玉建.提高锂离子电池安全性能新型材料的合成及应用研究[d].郑州大学,2013.