多价离子电池的研究进展开题报告

全文总字数：4241字

1. 研究目的与意义（文献综述）

能源和环境是当今世界发展面临的两个非常大的重要问题，随着传统的煤炭、石油、天然气等不可再生能源的过度消耗和人类生存环境的逐步恶化，发展太阳能、风能等可再生能源成为了全球的发展趋势。^[1]由于这些可再生能源的间歇性，储能系统必须有效的将间歇产生的能源存储起来。同时，储能装置也在电能运输和分配中起着重要的作用。电池作为储能系统的核心部件，近年来得到了很大的突破。^[2,3]不同的电池技术，如铅酸电池、镍铬电池、钠硫电池、钒系液流电池、锂离子电池等，在不同的领域有着不同程度的应用和发展。锂离子电池由于其高电压、无记忆效应等众多优点得到了许多研究者们的广泛关注，也是目前应用最为成功的电池。但是，锂离子电池始终面临着锂资源短缺、安全性、能量密度等诸多问题的限制。^[4]所以需要安全性好、资源丰富且能量密度较好的电池加以代替。

而多价离子电池有着锂离子电池不可比拟的优势^[5]。首先，多价离子电池直接以金属作为负极材料，相比于以碳材料为负极的锂离子电池而言，非常具有潜力，它可大大提高电池的能量密度。^[6]此外，在电池循环过程中不会产生金属枝晶，提高了电池的安全性能。^[7]同时，在多价离子电池充放电过程中，一个多价金属阳离子可以携带更多的电荷，当正极材料提供相同数量的嵌入位点时，多价离子电池相比于锂离子电池可以提供更多的电能。^[8]多价离子电池所具有高容量，成本低廉，元素丰度高等优点吸引了众多研究者的关注，并且，在电池反应中，每个离子能够传递更多的电荷的优点使多价离子电池成为新一代储能体系的研究热点。

近年来关于多价离子电池的研究与报道日益增多，主要是以镁、锌、铝离子电池作为代表，其在大规模储能及民用电池领域有着很好的应用价值与发展前景。

2. 研究的基本内容与方案

1. 研究的目标

   了解3种代表性的多价离子电池的优点以及面临的挑战，并对它门进行总结，认识多价离子电池的主要类型、正负极材料体系、储能机理、电解质等方面的近年来研究进展进行较为详细的总结，并提出对未来研究的展望。

2. 研究的基本内容

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   3. 研究计划与安排

   1、第1-2周：收集相关文献,了解相关领域内的研究进展状况，整理出整体内容，完成开题报告。

   2、第3-14周：按照调研的文献，整理出详细的内容，完成综述论文初稿。

   3、第15周：根据老师的建议，完成毕业论文的修改，确定最终成果。

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   4. 参考文献（12篇以上）

   [1] andre d,kims j,lamp p,et al.future generations of cathode materials: an automotiveindustry perspective [j].journal of materials chemistry a,2015,3:6709—32

   [2]armand m,tarascon j m.building better batteries[j] . nature,2008,451:652—7

   [3]dunn b,kamathh,tarascon j m.electrical energy storage for the grid:a battery of choices[j].science,2011,334:928—35

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