NaV3O8电极材料的合成及电化学性能研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着经济的快速发展、人口的迅速增长，对绿色能源的需求与日俱增，能源问题作为21世纪最重要、最亟需解决的问题之一，受到了人们的广泛关注。随着石油危机的日益严峻，便携式能源体系，尤其是车载能源体系面临挑战。锂离子二次电池作为一种较为成熟的小型便携式能源体系，被认为有望成为下一代车载能源体系。但在锂离子电池正极材料方面，现有电极材料licoo₂、lifepo₄的充放电容量较低，难以实现快速充放电。因此需要开发新型正极材料，来满足对电池高容量、高功率的需求。

在新型正极材料的研究中，钒系材料因具有较高的容量，快速的电输运性能而备受瞩目。其中，liv₃o₈电极材料已经得到广泛的研究^[1-2]。liu et al.^[3]等人合成了liv₃o₈纳米棒，在20 ma/g的电流密度下，其初始放电比容量高达348 mah/g，展现出了优异的电化学性能。pan et al.^[4]等研究报告了liv₃o₈电极材料在100 ma/g的电流密度下，其初始放电比容量达到260 mah/g，且100圈循环之后没有明显的容量衰减，展现了较好的循环稳定性。然而,由于钒系材料本身结构稳定性差以及电子电导率低的缺点，钒系电极材料的循环稳定性能及倍率性能亟待提高。

nav₃o₈ 具有与liv₃o₈相同的单斜晶体结构。然而，钠离子具有较大的离子半径，因此，相比于liv₃o₈，nav₃o₈具有更大的层间距(nav₃o₈ 7.08 , liv₃o₈ 6.36 ),使nav₃o₈具有更高的离子扩散系数和较弱的相互作用，并且在离子嵌入脱出过程中体积变化更小。综上所述，nav₃o₈可能具有更好的电池循环性能和倍率性能，具有广泛的研究和应用前景^[5-8]。

2. 研究的基本内容与方案

基于溶剂热等方法合成nav₃o₈电极材料，并通过改变不同溶剂的配比来控制nav₃o₈的形貌，并表征和比较不同形貌的nav₃o₈锂离子电池电化学性能。表征产物的物相、形貌等，并对其电化学性能进行测试分析，研究不同微观形貌对产物电化学性能的影响并分析可能的原因。主要研究内容包括以下几个方面：

1）、通过调整不同溶剂的配比来控制nav₃o₈电极材料的微观形貌；

2）、采用结构分析与性能表征技术，表征产物的物相、形貌等，并对其进行电化学性能测试分析

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解项目背景、材料合成机理、材料表征手段。确定方案，完成开题报告。

第4－8周：按照预定设计的方案合成nav₃o₈电极材料，并且对其进行物相、形貌等表征。

第9－14周：组装电池、测试电化学性能，完成理论分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] c. q. feng, s. y. chew, z. p. guo, j. z. wang and h. k. liu, an investigation of polypyrrole–liv₃o₈ composite cathode materials for lithium-ion batteries[j]. j. power sources, 2007, 174(2): 1095–1099.

[2]h. wang, y. ren, y. wang, w. wang and s. liu, synthesis of liv₃o₈ nanosheets as a high-rate cathode material for rechargeable lithium batteries[j]. crystengcomm, 2012, 14(8): 2831–2836.

[3] h. liu, y. wang, k. wang, y. wang, h. zhou. synthesis and electrochemical properties of single-crystalline liv₃o₈ nanorods as cathode materials for rechargeable lithium batteries[j]. j. power sources, 2009, 192(2): 668–673.