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固态电解质界面和固态电池的研究的开题报告
一、研究背景
随着能源危机和环保意识的加强，新型高效、环保的能源技术逐渐受到关注。其中，固态电池因其高能量密度、高安全性、长寿命等优点，成为了新一代能源技术的研究热点之一。而固态电池的关键组成部分之一就是固态电解质界面。固态电解质界面的性能直接影响到固态电池的性能和稳定性，因此研究固态电解质界面至关重要。
二、研究内容
本课题主要研究固态电解质界面和固态电池。具体内容如下：
1.固态电解质界面的制备与性能研究：通过制备具有不同化学组成和晶体结构的固态电解质材料，并对其进行性能测试。通过测试，了解不同材料的离子导电性、力学性能、热稳定性等特性，为制备高性能固态电解质界面奠定基础。
2.固态电池的制备和测试：利用研究固态电解质界面的成果，设计并制备高性能固态电池，测试其电化学性能、循环稳定性、储存稳定性等方面的特性，找出电池中的制约因素，为改进固态电池性能提供参考。
3.电子结构计算模拟：选取具有代表性的固态电解质材料，采用第一性原理计算方法模拟其电子结构、离子导电性质和稳定性等方面的性质，为实验数据提供理论支持和补充。
三、研究意义
本研究意义在于：
1.提高固态电解质界面的性能和稳定性，为制备高性能固态电池奠定基础。
2.优化固态电池的性能和稳定性，提高其在能源领域的应用前景。
3.拓宽固态电解质材料的应用范围，提出新的实现高能量密度固态电池的方案。
4.为理解离子在固态电解质界面的传输机理提供理论支持。
四、研究方法
本研究将采用如下研究方法：
1.材料制备：基于固态电解质制备技术，制备具有不同化学组成和晶体结构的固态电解质材料；
2.性能测试：通过载流子阻抗谱、热重分析、差示扫描量热法等测试手段，分别测试固态电解质中的离子导电性、热稳定性等参数；
3.电池制备和测试：制备固态电池并利用循环伏安法、充放电测试等手段测试其性能；
4.电子结构计算模拟：采用第一性原理密度泛函理论并搭配材料模拟软件计算固态电解质材料的电子结构和离子传输热力学性质。
五、预期成果
本研究预期取得如下成果：
1.探究固态电解质界面的离子传输机理，揭示其性能与化学组成、晶体结构等因素之间的关系；
2.制备高性能固态电池，解决其制约因素，提高其循环稳定性和储存稳定性；
3.探索新型固态电解质材料和实现高能量密度固态电池的方案；
4.提供理论与实验基础，为今后固态电池的研究和应用奠定基础。
六、研究进度计划
1.2021年11月至2022年2月：进行固态电解质材料制备及性能测试；
2.2022年3月至2022年5月：进行固态电池制备及性能测试；
3.2022年6月至2023年1月：进行电子结构计算模拟；
4.2023年2月至2023年5月：撰写毕业论文，完成学位论文答辩。
七、参考文献
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3.ChengXB,ZhangR,ZhaoXB,etal.ProgressinDendrite-FreeLithiumMetalAnodes.ACSNano,2017,11(5):4715-4734.
4.WangS,ShiJ,GongC,etal.AlignmentofSolidElectrolyteatTriplePhaseBoundaryofCompositeElectrodeforAll-Solid-StateLithiumBatteries.ACSAppliedMaterials&Interfaces,2018,10(6):5630-5640.
5.JuhaszG,NiessenRAH,Ortiz-VitorianoN,etal.Designinginterfacestabilityinsolid-statebatteries.NatureMaterials,2021,20(2):234-241.