多孔Si/C锂离子电池负极材料的制备及性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1．目的及意义（含国内外的研究现状分析）

随着人类社会的进步，能源问题也日益凸显了出来，不可再生能源的消耗殆尽，清洁可持续使用的能源对于人类建立一个低碳社会至关重要，但由于这种能源在空间和时间上分配的不均，所以找到一种储能方式显得尤为重要。锂离子电池因为拥有诸多的优点而被广泛地关注，它的应用领域也在不断地扩大，从手机、数码相机、笔记本电脑到现在的电动汽车以及军用产品。由于商业的石墨碳负极的容量较低，具有更高存储容量的负极材料在过去十年中频繁被提出，如过渡金属氧化物、硅和锗。广大研究者采用多种方法设计合成新型负极材料以及对原有负极材料改性来提高锂离子电池的性能。

硅作为一个潜在的高容量的负极材料，因为许多有吸引力的性能，如具有较高的理论比容量（4200mah/g），比石墨更高的安全性和稳定性吸引了越来越多的关注（在常见的电解质中锂硅合金比嵌锂石墨更稳定），成为最有潜力取代石墨的电池负极材料之一。然而，硅在与锂充放电反应过程中表现出巨大的体积变化，其体积膨胀高达300％，硅的粉化致使电极结构失稳而失效，导致电极内部导电网络的破坏，电极材料的容量产生巨大的衰减甚至完全失效，固有的低的导电性和在常见电解质中的形成不稳定的固体电解质界面，这些限制了它的商业化应用。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备：使用碳源（如酚醛树脂、葡萄糖）、硅源（如：正硅酸乙酯、二氧化硅）及有机模板作为原料反应得到sio2/c前驱体。通过镁热还原方法由介孔sio2/c的纳米复合材料框架制备得到的有序的介孔si/c纳米复合材料。

材料表征：对si/c纳米复合材料进行结构表征和电化学性能测试，通过xrd、n2吸/脱附、tem、sem、xps、红外等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析，并采用循环伏安(cv)、恒流充放电(et)等电化学测试技术对其电容性能进行了系统评估。

3. 研究计划与安排

第1－3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4－11周：按照设计方案，制备多孔si/c复合材料。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]li,w.,tang,y.,kang,w.,zhang,z,yang,x.,zhu,y.lee,c.s.core shellsi/cnanospheresembeddedinbubblesheetlikecarbonfilmwithenhancedperformanceaslithiumionbatteryanodes[j].sma-ll,2015,11(11):1345-1351.

[2]li,q.,yin,l.,ma,j.,li,z.,zhang,z.,chen,a.,li,c..mesoporoussilicon/carbonhybridswithorderedporechannelretentionandtunablecarbonincorporatedcontentashighperformanceanodematerialsforlithium-ionbatteries[j].energy,2015,85:159-166.

[3]张元春.锂离子电池负极材料si/c复合材料的制备及性能研究[d].吉林大学,2013.