基于硅微通道板三維鋰離子電池固體電解質(zhì)和負(fù)極材料的初步研究的開題報(bào)告

基于硅微通道板三維鋰離子電池固體電解質(zhì)和負(fù)極材料的初步研究的開題報(bào)告一、研究背景鋰離子電池作為目前最為廣泛使用的可充電電池之一，以其高能量密度、長循環(huán)壽命和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于鋰離子電池的需求也不斷提高，如需求更高能量密度、更長循環(huán)壽命等。其中，固態(tài)電解質(zhì)和高能量密度負(fù)極材料是目前研究的熱點(diǎn)。固態(tài)電解質(zhì)與傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)相比具有較高的電化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性能以及減少了液態(tài)電解質(zhì)對(duì)環(huán)境的污染等優(yōu)點(diǎn)，因此越來越受到研究者的重視。然而，固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率一般較低，所以需要發(fā)展高離子導(dǎo)率和良好機(jī)械強(qiáng)度的固態(tài)電解質(zhì)。負(fù)極材料作為鋰離子電池中的重要組成部分，其性能直接影響了鋰離子電池的循環(huán)壽命和能量密度。目前研究較多的是硅基負(fù)極材料，由于硅具有高比容量和較低的開放電路電壓，因此在鋰離子電池的負(fù)極材料中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于硅具有體積膨脹效應(yīng)，其循環(huán)穩(wěn)定性較差，需要尋找方式來克服該問題?；诖?，本研究將利用硅微通道板作為硅基負(fù)極材料的載體，并利用具有高離子導(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì)來作為固/液界面。通過對(duì)固態(tài)電解質(zhì)和負(fù)極材料的設(shè)計(jì)和制備，實(shí)現(xiàn)提高電池性能和克服硅基負(fù)極在循環(huán)中的膨脹問題。二、研究內(nèi)容和研究方法（一）研究內(nèi)容1、設(shè)計(jì)和制備高離子導(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì)；2、設(shè)計(jì)和制備具有高比容量的硅微通道板負(fù)極材料；3、制備硅微通道板三維鋰離子電池，并評(píng)價(jià)電池的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。（二）研究方法1、設(shè)計(jì)和制備高離子導(dǎo)率的固態(tài)電解質(zhì)的制備：采用固相反應(yīng)法合成單晶Li7La3Zr2O12（LLZO）和鈣鈦礦型氧化物L(fēng)a0.8Sr0.2TiO3（LSTO），并制備成形的固態(tài)電解質(zhì)片。2、設(shè)計(jì)和制備具有高比容量的硅微通道板負(fù)極材料：選擇硅微通道板材料作為硅基負(fù)極材料的載體，采用溶膠-凝膠法制備硅化鋰硅微通道板材料。3、制備硅微通道板三維鋰離子電池：在制備好的LLZO固態(tài)電解質(zhì)和硅微通道板負(fù)極材料片上進(jìn)行電池的組裝，利用無機(jī)鹽為陽極材料進(jìn)行電池組裝。4、評(píng)價(jià)電池的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性：采用循環(huán)伏安法、電化學(xué)交流阻抗譜等方法對(duì)所制備的硅微通道板三維鋰離子電池進(jìn)行電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性的研究和評(píng)價(jià)。三、研究意義和研究預(yù)期本研究將利用硅微通道板作為硅基負(fù)極材料的載體，并利用高離子導(dǎo)率的LLZO固態(tài)電解質(zhì)來作為固/液界面。通過對(duì)固態(tài)電解質(zhì)和負(fù)極材料的設(shè)計(jì)和制備，實(shí)現(xiàn)提高電池性能和克服硅基負(fù)極在循環(huán)中的膨脹問題。由此，本研究的意義在于：1、為鋰離子電池的制備提出一種新方法，可以提高電池的能量密度和循環(huán)壽命；2、在這一新材料領(lǐng)域開創(chuàng)一條新路線，推動(dòng)固態(tài)電解質(zhì)和硅基負(fù)極材料材料學(xué)、電化學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用的研究；3、推動(dòng)高性能固態(tài)電解質(zhì)和負(fù)極材料的工業(yè)化研發(fā)，帶動(dòng)新材料產(chǎn)業(yè)的提升和發(fā)展。本研究的預(yù)期結(jié)果是得到一種新