1. 研究目的与意义（文献综述）
电化学储能技术在我们生活中发挥着越来越重要的作用，在各种不同的能量存储技术中，可再充电的绿色化学存储器件——锂离子电池，因其容量高、寿命长等优点，已被广泛应用于便携式电子设备，并逐渐扩展到电动汽车和大型储能系统领域 [1-3]。但是，锂在地球上的储量十分稀少，进一步大规模需求会使其价格不断上升并且难以可持续发展。相对于锂来言，钠的储量丰富，成本低廉。同时，由于钠与锂具有相似的物理和化学性质，钠离子电池可以如同锂离子电池一样工作，且更加稳定安全[4-6]。因此，开发基于钠离子电池的储能体系用来替代锂离子电池是一个非常理想的选择。但是，值得注意的是，钠离子的离子半径为97 pm，约为锂离子半径（68 pm）的1.43倍。因此，当钠离子电极材料进行储钠时，其结构膨胀程度更大，结构更易破坏，电池寿命更易下降[7]。所以，开发可以缓冲结构破坏的新型钠离子电极材料具有重大的科学意义与实用价值。
在新型钠离子电极材料的研究中，钒氧化物因其容量高、成本低、来源丰富等优势已被广泛研究[8]。其中，三氧化二钒在作为负极材料时，可通过转化反应提供超高的放电容量[9]。但是，正因为转化反应的发生，其在充放电过程中会剧烈地膨胀收缩，从而结构破坏，导致容量急剧衰减；并且，三氧化二钒的导电性还需进一步提高，以适应高功率动力电池的社会需求。针对于这些问题，研究者们通过碳包覆[10]、构筑核壳结构[11]等方式进行了导电性和结构稳定性的提高，以缓解其应用于锂电中结构破坏等问题。但是当其应用于钠离子电池负极材料时，结构膨胀程度更大，更易破坏，寿命更易下降，而目前还没有同时具有高倍率及长寿命的三氧化二钒钠离子电池负极材料被报道。
针对于以上问题，多孔纳米管缓冲结构[12]可以利用介孔及内腔作为缓冲空间，容纳充放电过程中的体积膨胀，抑制材料的结构破坏。如an等人[13]利用高温相分离法在纳米线中造孔，构筑了fe3o4/go多孔纳米线结构，其在2a/g的大电流密度下循环200次，容量几乎无衰减，表现出良好的循环性能。进一步引入高强度的二维石墨烯来构筑复合缓冲结构单元，可以更好地提升材料的结构稳定性，从而实现循环寿命的增加[14, 15]。同时，为了解决其导电性不高的问题，本课题通过原位碳包覆以及氮掺杂来增加本体材料的电子传导率，从而实现倍率特性的提高。如wang等人[16]将三氧化钼纳米带进行胺解实现氮掺杂，其作为锂离子电池正极材料时，在10c的倍率下仍能得到75 mah/g的放电容量，展现出优异的倍率性能。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备：利用水热法等，制备vox纳米卷前驱体；然后与石墨烯复合；再结合后续的烧结技术，构筑多孔氮掺杂v2o3纳米管/rgo复合缓冲结构。
材料表征：利用xrd、sem、tem、xps、raman等对所获得的材料进行详细的物相、结构、价键表征；利用恒流充放电法、循环伏安法等测试该材料作为钠离子电池负极材料的电化学性能，同时讨论其结构与性能的相关性。
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：按照预定设计的方案构筑多孔氮掺杂v2o3纳米管/rgo复合缓冲结构，并且对其进行物相、形貌等表征。
第9－12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）
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