【优秀硕士博士论文】锂硫电池-下一代高能电池

锂硫电池-下一代高能电池,主要内容,为什么要研究锂硫电池？锂硫电池的基本结构锂硫电池面临的技术困难清华大学的技术下一步开发的思路与投入结论,能源危机一直困扰着人类社会的发展,环境问题,12/27/2017,4,高等物理化学,大力发展可再生的清洁能源是国家战略,高能密度电池也是关系国防现代的关键技术,二次电池的能量密度诸多民用电子产,锂硫电池设为一下代高能密度电池体系,为什么要选硫作作为电极材料,The abundance of sulfur in the is about 0.05 percent. It ranks about number 16 among the elements in terms of their abundance in the earth. It is more abundant than carbon. Elemental sulfur may be gotten: - from mined deposits by the Frasch process - from oil and gas production,锂硫电池具有较高的能量效率（与锂空电池相比）,X. Ji, K. Lee and L.Nazar*, Nat. Mat., 8(2009), 500-506,Charge/Discharge Curve of Li/CMK-S,Why Li/S Batteries?,B.D.McCloskey, et al, J. Phy Chem, Lett., 2(2011), 1161-1166,2Li +nS Li2Sn,Li2S,(n=2-8),Solution of poly-sulfur Li salts in electrolyte- Sulfur shuttle between anode and cathode- Morphology and the porous structure of cathode changingLow conductivity of Sulfur and its lithium salts -Low utility of sulfur-Dead sulfur or Li-S salts formationComplication S/S2- electrochemically redox,Difficulties,锂硫电池的技术难点,国际上常用的技术与存在的问题,清华大学发明的离子膜隔离的方法有效解决的硫电极循环性能,该项目成果正在申请国际发明专利,美国SionPower公司,Sion Power ia a technology spin-off from Brookhaven National Laboratories, was incorporated as Moltech Corporation in 1994. The Company chose the mission of developing a new class of electrochemical energy storage systems with characteristics far superior to those of any other commercial battery products. Sion Power announces $50 million equity investment by BASF in 2012 Nominal Voltage: 2.15V Maximum Charge Voltage: 2.5V Minimum Voltage on Discharge: 1.7V Nominal Capacity 25C: 2.5 Ah C/5 Maximum continuous discharge rate: 2C Maximum charge rate: C/5 Specific Energy: 350 Wh/kg Energy Density: 320 Wh/l Cell Impedance: 25 m,美国PolyPlus公司,Oxis Energy,项目所处阶段与进一步开发内容,本项目仍处实验室小试阶段以下为需进一步开发的内容- 硫碳复合电极材料的批量制备技术：目前我们的成果只是在实验室内进行的，每次批量只有几克。需完成公斤以上制备硫碳复合电极的工业化制备技术，主要包括相关设备的试制、工业化工艺条件的完善；- 金属锂电池的制作技术：拟采用多孔铜做为集流体，需研究金属锂箔与多孔铜的复合技术；- 电池制作技术：以电子产品电池为主要，研究塑封软包式电池结构及相关封装工艺，具有工艺可借鉴目前广泛使用的软包装锂离子电池技术； - 电池在电子产品中使用时的电池管理系统与电池充电器；锂离子电池成熟的生产工艺为锂硫电池产业化奠定基础,研发计划与经费投入,经费投入估算设备费600万元：干燥室、涂布机、压片机、卷绕机、干燥设备、电池封装设备等人员费用：150万元材料费：50万元分析费：50万元电力费：45万元外协费：50万元技术费：200万元,合作模式：由企业主导，清华大学技术服务。