不同溶剂下钠离子插入硬碳行为特性的研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1选题背景

自1991年索尼公司将锂离子电池（libs）商业化以来，由于其高能量密度，人们对锂基电池进行了大量的研究^[1]。然而，锂的稀缺性和高成本抑制了锂基电池的发展。随后，钠因其丰富的含量和较低的成本引起了广泛关注，并且同处于碱金属一族的钠元素和锂元素化学性质相近，这使得在钠离子电池（sibs）的研究过程中可以十分方便地借鉴此前对libs的研究经验。因为sibs的非过放电特性，允许其放电至0v，且sibs的能量密度超过100whkg^-1，与limn₂o₄和lifepo₄电池的能量密度相当，所以sibs在大规模的储能系统中拥有更大优势，有望在大规模储能中替代传统电池^[2]。

锂离子电池和钠离子电池的主要区别在于离子半径的大小和lewis酸的强弱等，这导致了锂离子电池和钠离子电池的性能差异。众所周知，石墨是锂离子电池的常用负极材料，归因于锂离子可以可逆地插入石墨中。然而，在实验中发现钠离子很难完成在石墨中的插层/脱层反应。一般来说，碱金属离子嵌入石墨可能经历三种不同的情况，如果见金属离子非常大并且具有弱的溶剂化作用，则不会发生插层；如果碱金属离子具有强溶剂化作用，则可能通过形成三元石墨插层化合物（t-gic）诱导共插层机理，这一过程使石墨膨胀，会导致两种后果。如t-gic对氧化稳定，则共插变成可逆的并且有助于容量；然而，如果t-gic对氧化不稳定，则它可能分解和剥落石墨结构，这对性能有害^{[3],[25],[26]}。因此，对于sibs，其使用的负极材料一般为各种不同的含碳材料，如硬碳（hc）。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题需要解决的问题：不同溶剂下钠离子插入硬碳的行为特性。

硬碳因为其容量高，循环性能好，价格便宜，而被作为钠离子负极材料广泛研究，但在不同溶剂下其充放电过程中的行为特性一直没有研究透彻，所以本课题针对不同溶剂下钠离子插入硬碳的行为进行研究。

拟采用研究手段：