纤维素基碳气凝胶在锂硫电池正极材料中的应用开题报告

全文总字数：5469字

1. 研究目的与意义（文献综述）

目前锂离子电池大量的应用于各种储能系统，但锂离子电池已经达到理论能量密度的极限值，很难满足智能电网、智能汽车发展的需求，因此需要更高能量密度的储能系统。锂硫电池不仅具有高能量密度（大约为2600 wh/kg），同时硫作为电极材料具有理论比容量高、储量丰富、价格低廉和对环境友好等优点，因此锂硫(li-s)电池是颇具研究价值和应用前景的二次电池体系^[1]。尽管锂硫电池在能量密度和成本上有较大优势，但仍存在很多难以解决的问题，特别是硫正极存在的穿梭效应、导电率低、体积膨胀等问题，阻碍了锂硫电池的大规模应用^[2]。

针对锂硫电池正极存在的问题，目前的解决方法有:引入导电碳材料为载体，以提升硫正极的导电性;与金属化合物形成复合材料，以抑制多硫化物的穿梭效应;同时复合碳、金属和有机材料，结合导电、催化和亲硫等优势，综合提升电极性能^[3]。

qu等用一种简单的方法以葡萄糖和硅球为原料合成了分级多孔蜂窝碳（hphc），再通过熔融扩散的方法合成硫碳复合材料用于电池正极^[4]。除此之外，ryu等采用溶液法将硫包裹在活性炭微孔中，合成硫活性炭复合材料，有效的提高了锂硫电池正极稳定性，即使在2 c的电流密度下也有800 mah/g的比容量^[5]。seung等通过干燥分散有碳纳米管、聚合物颗粒的气溶胶液滴来制备球形大孔碳纳米管颗粒，制得的材料比传统宿主材料有更高的载硫量，载硫量高达70 wt%并且具有更佳的电化学性能^[6]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

1、查阅文献，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；

2、利用tempo/nabr/naclo水体系制备可水相单分散的表面带有大量羧酸根的纤维素纳米纤维；

3. 研究计划与安排

第1－7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8－11周：按照设计方案，制备c/s气凝胶复合材料。

第12－13周：采用sem、tem、tg、电化学工作站等测试技术对复合材料的形貌、结构与性能进行表征。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]zheng g , zhang q , cha j j , et al. amphiphilic surface modification of hollowcarbon nanofibers for improved cycle life of lithium sulfur batteries[j]. nanoletters, 2013, 13(3):1265-1270.

[2]林维捐,谢银斯,黄映恒, 等.高能锂硫电池正极材料研究进展[j].电源技术,2018,42(11):1753-1756.

[3]song m k , cairns e j , zhang y . lithium/sulfur batteries with high specificenergy: old challenges and new opportunities[j]. nanoscale, 2013, 5(6):2186.