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1. 研究目的与意义(文献综述)
进入二十世纪,随着气候变化和矿物燃料的减少以及其不可持续性要求人类发展清洁可持续可再生能源。太阳能、风能、潮汐能等成为新能源开发的重点,但是新能源的能量密度较低且存在间歇性,不能随需控制,难以直接并入电网使用,需要配套的大规模高效储能系统装置。
化学电源是一种可以将化学能转变为电能的装置,其中锂离子电池以其高质量/体积比容量,高工作电压,快速冲放电特性,长循环寿命,无记忆效应等一系列优点成为当今综合性能最为优异的二次电池,同时也被认为是未来最具发展前途的二次电池体系。
负极材料是锂离子电池发展的关键,目前商业化锂离子电池的负极材料主要采用石墨类碳质材料,但是石墨材料的理论比容量只有372mah/g。同时石墨还存在着较低的充放电电位,低的倍率性能以及电解液溶剂共嵌入现象,使得石墨类材料已经无法满足规模化储能以及电动汽车发展对锂离子电池提出的高比容量、高安全性的需求。因此发展具有高比容量和高安全性的新型负极材料已经成为裡离子电池负极材料研究的热点。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:通过喷雾干燥法设计构筑sio2/c复合材料。
材料表征:对sio2/c复合材料进行结构表征和电化学性能测试。通过xrd、tem、sem、xps、raman等手段对材料进行物相、形貌、元素状态等进行表征。并且在不同的电解液体系中,采用循环伏安(cv)、恒流充放电(et)等电化学测试技术对其电化学性能进行系统评估。
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4-6周:按照设计方案,制备sio2/c复合材料。
第7-10周:利用xrd(x射线衍射)、sem(扫描电子显微镜)、透射电子显微镜(tem)、x射线光电子能谱(xps)、拉曼光谱(raman)等手段对材料的物相、形貌、元素状态等进行表征,并进行相关的电化学性能测试;
4. 参考文献(12篇以上)
[1]. simon, p.; gogotsi, y. materials for electrochemical capacitors [j]. nat. mater., 2008, 7:845-854.
[2]. simon, p.; gogotsi, y. capacitive energy storage in nanostructured carbon-electrolyte systems[j]. accounts chem. res., 2013, 46:1094-1103.
[3]. zhai, y. p.; dou, y. q.; zhao, d. y.; fulvio, p. f.; mayes, r. t.; dai, s. carbon materials for chemical capacitive energy storage[j]. adv. mater., 2011, 23: 4828-4850.
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