1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人类生活水平的提高，能源问题也日益凸显了出来，不可再生能源的消耗殆尽，环境问题的严重恶化，都使得研发出新型高效可持续的能源供应体系成为科研领域的重中之重^[1,2]。人们已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发，取得了一定的成效。对比其他种类的电池，锂离子电池有更高的输出电压和能量储存密度，同时也更加环保，被广泛应用在各类便携式电子装备和电子交通工具中。锂硫电池以金属锂为负极，单质硫或硫化物为正极活性物质，具有很高的理论比容量^[3] 。锂硫电池还具有输出功率高、硫和锂储量丰富、成本低廉等优点，已成为储能电池技术竞争的制高点之一。但是锂硫电池的循环性能仍是限制其规模应用的主要瓶颈之一。

目前液体锂硫电池多采用dol-dme混合而成的电解质^[4]，而在电池反应过程中生成的lisn在这种电解液中溶解度狠很大，会导致正极反应产物在负极沉积，即所谓的穿梭效应，长此以往，最后整个电池的库伦效率及循环寿命会受到严重影响^[5,6]。为解决这一问题，锂离子电池可以采用全固态的电解质。聚合物尤其是peo作为一种自支撑型固态电解质是最适合应用于目前的锂电池结构中的。但是由于室温下peo具有很高的结晶度，离子电导率非常低，只有10^-6~10^-8 s·cm^-1。立方相li₇la₃zr₂o₁₂既可以通过降低peo本身的结晶度提高其离子电导率，又可以通过自身提供锂离子来提高其离子电导率，因此相对来说，peo-llzo是一种易于应用的固态电解质。

以单质硫为正极活性物质的锂硫电池在全部由固态元素组成的二次电池中，具有最高的理论比能量2600 w·h/kg和能量密度2800w·h/l^[7]。目前，虽然固态锂硫电池的安全性得到初步验证，但本征安全的锂硫电池仍是研发的热点和难点。目前应用于采用有机电解液的锂硫电池(下文简称液态锂硫电池)的正极活性物质，如单质硫、无机硫化物和有机硫化物，均可用作固态锂硫电池的硫正极^[8,9,10]。在液态锂硫电池中，硫正极中的电化学反应发生在硫或硫化物与导电剂、电解液形成的“固/固/液”三相界^[11]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1) 材料制备：以li₂o, la₂o₃, zro₂为原料,采用场助烧结的方法制备立方相llzo。以peo, llzo为原料制备电解质膜。以升华硫、碳、llzo为原料，采用高能球磨法制备硫碳复合物。采用流延法制备锂硫电池正极

2) 电池的装配：在惰性气体手套箱中，以制备的正极为正极，金属锂为负极组装扣式电池。

3. 研究计划与安排

第1－6周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第6－10周：按照设计方案，制备peo-llzo复合电解质膜、硫碳复合物、复合正极，组装扣式电池。

第10－15周：采用xrd、sem、cv，蓝电电池测试系统等测试技术对电解质膜、电极材料、锂硫电池进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 唐泽勋, 叶红齐, 韩凯等. 锂硫电池硫基复合正极材料发展综述[j]. 电子元件与材料, 2017(10)

[2]高静，任文峰，陈剑. 全固态锂硫电池的研究进展. 储能科学与技术, 2017, 6(3): 557-571.

[3] xinyong tao, yayuan liu, guangminzhou, jie zhao, dingchang lin, chenxi zu, ouwei sheng, wenkui zhang, hyun-wooklee, and yi cui. solid-state lithium-sulfur batteries operated at 37 °c with compositesof nanostructured li7la3zr2o12/carbon foam and polymer [j]. nano lett, 2017,17:1293-1302.