锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备及性能研究的开题报告

锂离子电池凝胶聚合物电解质的制备及性能研究的开题报告一、研究背景随着电子科技的飞速发展，锂离子电池逐渐成为电子设备领域中的重要能源供应来源。锂离子电池具有高能量密度、低自放电率、长寿命等优点，被广泛应用于电动汽车、移动电源、智能手机等领域。锂离子电池的核心是电解质，其性能直接影响到电池的性能和循环寿命。传统的液态电解质具有导电性好、电化学稳定性高等优点，但同时也存在易泄露、自燃、自爆等危险，严重限制了锂离子电池的发展。为了解决这一问题，凝胶聚合物电解质被提出并广泛研究。凝胶聚合物电解质不仅具有高离子导电性、良好的电化学稳定性，而且在电池发生故障时，能够形成保护层，阻止电池进一步破坏，具有较好的安全性能，是一种具有广泛应用前景的电解质。二、研究内容本研究将以普通有机溶剂和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯（PEGDMA）为原料制备凝胶聚合物电解质。首先，聚乙二醇（PEG）和丙烯酸（AA）将在有机溶剂中进行自由基聚合反应，生成一种可溶于有机溶剂的线性聚合物。然后，将PEG-AA聚合物与PEGDMA进行标准的自由基交联反应，制备出凝胶聚合物电解质。通过对电解质的形态、热性质、离子传输性能等性能进行表征，研究凝胶聚合物电解质的制备工艺、物性和电化学性能。同时，研究凝胶聚合物电解质作为锂离子电池电解质的应用性能、安全性能等方面。三、研究意义新型电池材料的研究是未来科技领域的重点之一。本研究通过研究凝胶聚合物电解质的制备工艺和性能，有助于深入了解电解质的结构和性能，为开发高性能的凝胶聚合物电解质提供理论依据和实验基础。此外，凝胶聚合物电解质在电池领域的应用也有着广阔的应用前景，本研究的结果有助于推动锂离子电池技术的发展和应用。四、研究方法1.根据PEG和AA的摩尔比例，在有机溶剂中进行自由基聚合反应，合成PEG-AA聚合物。2.通过标准的自由基交联反应，制备凝胶聚合物电解质。3.采用SEM、DSC、TGA、FTIR、Rheometer等表征手段，对制备的凝胶聚合物电解质进行形态、热性质、化学结构等方面的表征。4.通过电化学阻抗谱（EIS）测试，研究凝胶聚合物电解质的离子传输性能。5.在单体电解液和凝胶聚合物电解质两种电解质中，利用电化学测试系统测试不同条件下锂离子电池的性能，并分析凝胶聚合物电解质在应用领域中的应用性能和安全性。五、预期成果1.成功制备出凝胶聚合物电解质。2.对凝胶聚合物电解质的形态、热性质和离子传输性能等进行了详细的表征和分析。3.研究了凝胶聚合物电解质在锂离子电池中的应用性能和安全性。4.提出了改进凝胶聚合物电解质性能的建议和措施。六、研究进度安排第一年：1.掌握凝胶聚合物制备方法，完成凝胶聚合物电解质的制备工作。2.对凝胶聚合物电解质进行表征，获得物性数据。第二年：1.研究凝胶聚合物电解质的离子传输性能，获得电化学性能数据。2.研究凝胶聚合物电解质在单体电解液和锂离子电池中的应用性能和安全性。第三年：1.对凝胶聚合物电解质的制备工艺和性能进行深入分析和研究。2.提出高性能凝胶聚合物电解质的具体改进方案。七、参考文献1.D.A.Evans,P.Bruce,andS.A.Corrigan.ElectrochemicalandspectroscopicpropertiesofPEO-basedpolymerelectrolytes.JournaloftheElectrochemicalSociety,Volume141,1994,3072-3079.2.V.Agostini,N.Boudet,C.Gachot,F.Lantelme,andR.Gadiou.Ionictransportbypolymerelectrolytesactivatedwithlithiumsaltorinorganicoxidizer.SolidStateIonics,Volume97,1997,223-227.3.S.Schuette,M.Winter,andJ.O.Besenhard.Polymerelectrolytesforlithium-ionbatteries.AdvancedMaterials,Volume10,1998,725-763.4.Z.Wang,L.Peng,andJ.Zhang.Asolid-statepolymerelectrolyteconsistingofpoly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene)andlithiumbis(oxalato)borateforrechargeablelithiumbatteries.JournalofMaterialsChemistry,Volume17,2007,4295-4300.5.J.Gao,J.Zhou,Z.Wang,andY.Li.Preparationandelectrochemicalprop