1. 研究目的与意义（文献综述）
随着石化能源危机的日益严峻，锂离子电池，作为一种可重复利用的二次电池，逐渐发展为成熟的便携式能源存储体系。锂离子电池因能量密度高、记忆效应小、自放电率低等优势已被广泛应用于便携式电子设备[1]。然而，为了满足目前大规模能源的存储和运输的需求，锂离子电池的使用寿命仍需进一步提高。电极材料是锂离子电池的重要组成部分，对电池性能起着决定性作用。目前，商业正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂等[2]，然而我国的钴矿资源稀少且磷酸铁锂的专利使用权已被国外垄断，不利于国内锂离子电池行业的可持续发展。钒系电极材料因其较高的能量密度以及较好的离子扩散性能，在锂离子电池储能系统中极具应用潜力，而且我国钒资源储量及产能均属世界第一。因此，开发具有高倍率、长寿命的钒系锂离子电池电极材料，具有重要的科学意义和应用价值[3]。
锂离子电池的主要构造由正极材料、负极材料和电解液组成。其中电极材料对获得高性能的锂离子电池是至关重要的[4]。锂离子电池电极材料的反应机制主要分为：（1）嵌入式反应机制，如层状材料和聚阴离子材料等[5-6]；（2）合金化反应机制，如硅锂合金、si/c复合结构等[7-8]；（3）转化反应机制，如mno2、fe2o3等金属氧化物材料[9-10]。其中，在钒系化合物中，钒氧化物属嵌入式反应机制，因成本低、能量密度和理论容量高(多电子转移反应有利于实现超过200mah g-1的高容量)等优势，已作为锂离子电池电极材料被大量研究[11-13]。然而，在循环过程中大量锂离子的嵌入和脱出会使钒氧化物晶体结构坍塌[13]，从而导致容量急剧衰减，这一关键问题亟待解决。
三维分级异质结构纳米材料因其具有协同效应、大的比表面积、较好的结构稳定性以及更多的活性位点而被广泛应用在催化剂、能源存储等领域[14-16]。因此，当三维分级异质结构材料应用于锂离子电池时，能够在充放电过程中缓冲电极材料的膨胀应力，减缓结构破坏[16]。从而，在钒氧化物电极材料中构筑三维分级异质结构能有效提高材料在锂离子电池中的循环稳定性，获得较好的电化学性能。由于目前已有的制备方法，例如气相沉积法、微乳液法等[17-18]，构筑异质结构过程复杂且不易控制，因而严重限制其进一步的发展和应用。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备：采用梯度水热法，制备以v2o5为主级结构，钒酸盐为次级结构的三维分级异质纳米结构材料；
材料表征：对v2o5/nav6o15三维分级异质纳米结构进行结构表征和电化学性能测试，通过xrd、n2吸/脱附、tem、sem等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析，并采用循环伏安(cv)、阻抗（eis）等电化学测试技术，对其作为锂离子电池正极材料时电化学性能进行了系统评估，采用原位xrd等技术讨论其结构与性能的相关性及储锂机制。
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：按照预定的方构筑无机三维分级异质纳米结构的可控制备，并且对其进行xrd和sem等物相和形貌的表征。
第9－12周：组装电池并测试电化学性能，如cv、eis及循环性能测试，完成理论分析。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 闫金定. 锂离子电池发展现状及其前景分析. 航空学报, 2014, 35(10):2767-3775.
[2] 李卫，田文怀，其鲁. 锂离子电池正极材料技术研究进展. 无机盐工业，2015，47(6): 1-5.
[3] 高 倩，麦立强，徐 林，顾彦辉，胡 彬，赵云龙，韩久慧. 钒氧化物一维纳米材料的构筑与电输运性能. 中国科技论文在线. 2010，4(5): 323-331.
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
