多孔锂离子电极材料的制备与应用开题报告

1. 研究目的与意义

随着石化能源的消耗，对可再生的太阳能和风 能等资源的利用吸引了越来越多的关注 [1]。

风能 等可再生资源转化为电能后，需要存贮单元；研发 具有高存贮性能、高充放电速度、易搬运的存贮单 元是研究者追求的目标。

具有 3 个中子的锂离子 (lithium-ion) 可发生如下可逆反应：li e ←→li，因 此，在所有的金属中，锂离子电池具有最好的搬运性 （相同质量下，可存贮最多的电量）。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容①在相同温度、mno2和膨胀石墨（eg）质量配比为6/4的条件下，合成介孔mno2/c的复合材料，考察材料的结构与形貌。

②在相同温度、mno2和eg质量配比为6/4的条件下，引入不同含量的铜金属离子，合成介孔铜掺杂mno2/c的复合材料，考察材料的结构与形貌。

③并将合成的材料用于由锂空气电极所构成的电池当中，检测所得材料的电学性能。

3. 研究的方法与步骤

实验所用的主要原料：聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯（p123），膨胀石墨(eg)，无水乙醇（ch3ch2oh），盐酸（hcl），正硅酸乙酯（teos），去离子水，正丁醇，50%的硝酸锰，硝酸铜。

实验所用主要仪器：dhg-9076a型电热恒温鼓风干燥箱，df-101s集热式磁力加热搅拌器， bsa224s电子天平，s-4800场发射扫描电子显微镜，d8 focus x射线衍射仪， micromeritics asap 2010c n2脱吸附仪，nicolet nexus 470型红外光谱仪，shb-Ⅲ循环水式真空泵，79-1磁力加热搅拌器，培养皿，烧杯，胶头滴管，量筒，镊子，锥形瓶，玻璃棒。

具体方法：（1）2 g的 p123 和19 g的2m hcl 溶于 57 g水中，将混合溶液置于40c的磁力搅拌器上，搅拌2h待混合物溶解，加入 2 g正丁醇，接着搅拌 0.5 h,加入膨胀石墨（eg） 0.804 g，,缓慢搅拌24h后，35c水浴0.5 h，加入teos 4.26g，继续35c水浴搅拌24h，倒入高压反应釜中100℃水热反应24h，抽滤，放入100c烘箱陈化24h，将样品在550℃焙烧5h脱除模板剂。

4. 参考文献

[1]Subramanianv, Zhu H., Wei B.. Synthesis delectrochemical characteril of arrIorpholls mang.ese oxjde and single walled carbon nanotube composites as supercapacitor material[J].Electrochemistry communication,2005,8(5):827-832.[2]Kalakodim, Raljendrap, Noiuom.Potetentiod-naIllica deposited Nanostructured manganese dioxide as electrode material for electrcIcheInical redox supercapacitors[J]. Journal of Power Sources,2004,135-354．[3]Morwski A. W., Inagaki M. Application of modified synthetic carbon for adsorption of trihalomethanes from water[J]. Desalination, 1997, 114:23-27[4]Vinke P. Van Verbree M., Voskamp A. F., et al. Modification of the surface of gas-active carbon and a chemically activated carbon with HNO3[J]. Carbon, 1994, 32(4):675-686[5]Tsutsumi K., Matsushima Y., Matsuoto A. Surface heterogeneity of modified active carbons[J]. Langmuir,1993,9:2665-2669

5. 计划与进度安排

2022-02-18～2022-03-10查阅相关文献，制定实验方案与计划，完成开题报告2022-03-11～2022-03-18采用搅拌方法，合成sio2和eg质量比为6/4的介孔sio2/c 材料，考察材料的结构与形貌。

2022-03-20～2022-03-27采用搅拌方法，将合成介孔sio2/c材料浸渍于浓度为50%的 硝酸锰溶液，取出干燥烧结后，去除介孔sio2模版，合成质 量比为6/4的mno2/c的复合材料，考察材料的结构与形貌并 进行表征。

2022-03-29～2022-04-29引入不同比例的微量铜金属离子，合成金属掺杂的介孔mno2/c的复合材料，考察材料的结构与形貌。