氮掺杂钒基介孔球的高倍率储钠性能开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着社会的发展，能源与环境问题已经逐渐成为制约人类社会可持续发展的关键问题。因此新型高效绿色清洁能源的开发和利用十分重要。近年来，锂离子电池因具有高的能量密度和长的循环寿命而被广泛的应用于便携式电子设备以及电气车辆中[1-3]。但是其进一步的开发应用依旧受到锂资源有限的约束。钠离子具有与锂离子相近的原子半径，且地球上钠资源丰富，故而开发和利用钠离子电池具有极其重要的科学意义和应用价值。

钠离子电池主要由电极材料，电解液以及隔膜三部分组成，其电化学性能主要受电极材料的影响。现如今，在广泛应用的电极材料中，钒系电极材料由于钒矿资源丰富，成本低的优点而得到了广泛的研究[4-8]。但是其电化学性能依旧受其较差的电子传导和离子扩散所制约[9,10]。进来研究表明，构建比表面积大、离子扩散距离短、应变松弛的纳米材料被视为是提高电池电化学动力学并缓解其循环过程中结构退化最有效的方法之一。研究结果表明，纳米材料其尺寸、形貌、孔隙度、结构等因素对其电化学性能具有十分重要的作用）[11-15]。此外，多孔结构由于能够有效的增加电极材料与电解液之间的接触面积，并能够利用其孔隙结构有效的缓冲电极材料在循环过程中所产生的体积变化而被广泛的研究。因此，设计并合成具有合适介孔结构的纳米材料是改善电极材料电化学性能的关键。此外，研究表明适当的氮掺杂可以有效的提高材料的电导率从而有效的改善电极材料的倍率性能。基于此，本课题提出了一种构建氮掺杂纳米介孔球的方法来提高材料的倍率性能和循环性能。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料合成：首先以钒酸盐，水合肼等为原材料，通过共沉淀法制备钒基小球；再通过后期的还原气氛中煅烧热处理对材料进行氮化，最终制备氮掺杂钒基介孔球;

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4－8周：按照设计方案，制备氮掺杂钒基介孔球;

第9－12周：采用xrd、氮气等温吸脱附测试、tem、sem、cv等测试技术对材料的物相、显微结构、电化学性能进行测试;

4. 参考文献（12篇以上）

[1] kang, b., ceder, g., battery materialsfor ultrafast charging and discharging. [j] nature 2009, 458 (7235), 190-193.

[2] liu, h.;wang, y.，li, l.，wang, k.， hosono, e., zhou, h.,facile synthesis of nav₆o₁₅ nanorods and itselectrochemical behavior as cathode material in rechargeable lithium batteries.[j] journal of materialschemistry 2009, 19 (42), 7885-7891.