SnO2@P@GO三明治结构的构筑及电化学性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

拟通过一步水热法制备sno₂@p@go三明治结构纳米复合材料，通过调节原料配比、反应温度、反应时间等因素来调节晶体结构和微观形貌。探究sno₂@p@go三明治结构纳米复合材料作为稳定的锂离子负极的电化学性能，并分析其反应机理，go和p在纳米复合材料中的作用，探究影响其性能的主要因素,提高材料的电化学性能。

能源与环境问题是目前亟待解决的并关系到人类社会可持续发展的重大问题。我国是一个人均资源匮乏的发展中国家，平衡社会发展与其资源消耗尤为重要。据统计，我国原油的对外依赖程度已经达到 55.2%，居世界第一位，这一问题已严重危及我国的能源安全。面临严峻的形势，一是要如何充分利用现有的资源，实现高效合理分配；二是要大力发展新能源，如太阳能、风能、地热能、核能等，拓宽能量来源的渠道。但无论采取哪种方式，能源的获取、储存和转化，以及发展智能电网模式都需要合理的设计与调控^[1]。

新能源的开发和使用虽然能够摆脱人类对化石资源的严重依赖，逐步实现能源的绿色化、清洁化，然而由于部分能源的获取和输出的不稳定，难以直接并入电网，限制了其在人们生活和生产中的广泛应用。所以，储能技术成为了人们大量应用清洁能源的关键技术环节。锂离子电池作为电化学能量储存、转化器件，由于有电压高、容量大、放电率小、无记忆效应的优点及其绿色性和清洁性，一直以来都被视为储能技术的前沿热点 ^[2]。尽管锂离子电池有着诸多优点，并且已在各种消费类电子产品方面得到广泛使用，但也存在着一些缺点，例如电池成本过高、大电流充放电困难、以及必要的多重保护机制等等^[3]。为了进一步改善锂离子电池的能量储存的性能，就必须针对上述问题对锂离子电池的电化学性能作出改进。电池整体的电化学性能不同程度受其各种因素的影响，但是，综观其所有的影响因素，电池正负极材料的选取和制备工艺有着决定性的影响。目前，常用的商业化石墨负极材料理论容量能够达到372 mah·g^-1，然而，随着动力电池的发展以及便携式电子产品的普及，高容量长寿命并且充放电更为迅速的负极材料亟待开发和利用。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

拟采用简单的原材料设计并合成sno₂@p@go三明治结构纳米复合材料,利用x射线粉末衍射（xrd)对其进行物相表征、扫描电镜（sem）对其进行微观结构表征，并测试其作为锂离子电池负极材料的电化学性能，包括循环充放电、倍率等。通过这些反馈信息对实验方法进一步改进，从而制备出满足要求的材料。在此之后，利用热重分析、电感耦合等离子体原子发射光谱对样品进行元素定量分析，利用红外光谱、拉曼光谱及x射线光电子能谱对样品内部的价键及不同原子的键合形式进行分析，解释材料拥有的电化学性能。

2.2技术方案

3. 研究计划与安排

第1-2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解实验所需药品和设备，确定方案，撰写任务书，完成开题报告。

第3-4周：用一步水热法sno₂@p@go三明治结构纳米复合材料，并熟悉电池装配、电化学测试、材料分析等方法。

第5-8周：通过xrd、sem，并对样品进行结构、形貌表征和电化学性能测试，并合理分析测试数据。

4. 参考文献（12篇以上）

1

[1] chen j s, lou x w. sno₂-based nanomaterials: synthesis and application in lithium-ion batteries[j]. small 2013,11:1877-1893.

[2] xu w w, xie z q, cui x d, et al. hierarchical graphene-encapsulated hollow sno₂@sns₂ nanostructures with enhanced lithium storage capability[j]. applied materials interfaces, 2015,7,: 22533-22541.

[3] whittinghamm s. lithium batteries and cathode materials [j]. chemical reviews, 2004,104: 4271-4301.