共轭羰基聚合物锂离子电池负极材料研究开题报告

全文总字数：5447字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.目的及意义（含国内外研究现状）

过去的一个多世纪中，工业的进步不仅促进了经济发展，也带来了人们生活方式的巨大的变化。长期以来我们的社会发展很大程度上依赖于煤、石油等化石能源的使用。传统的能源体系除了具有不可再生性的缺陷外，还面临资源紧缺和环境污染等问题。对太阳能、风能、水能等清洁能源的开发利用是解决这些问题的有效措施。然而这些新能源体系往往具有间歇性和不稳定的特征，因此需要有效的储能装置来保障其满足持续和按需供应。以锂离子电池为代表的二次电池被认为是最具发展前景的能量储存与转换装置。锂离子电池在九十年代实现商业化，现在已经普遍应用在电脑等便携式电子设备中。由于具有高能量密度、长使用寿命、无记忆效应等优势，锂离子电池在电动汽车/混合动力汽车领域也受到高度重视，这就对锂离子电池的能量密度、安全性和使用成本等方面提出了新的要求。

电极材料是构成电极的主要组成部分，直接决定了电池的能量密度和成本等综合指标。目前的商业化负极材料主要是基于石墨体系，虽然研究人员为了应对石墨的低比容量的问题也开发了多种无机负极材料，如锡基负极、硅基负极、过渡金属氧化负极等，然而这些无机材料大多数都会引起资源紧缺和环境问题，这也就将我们的目光转为探究新型绿色的有机电极材料。有机电极中基于共轭羰基的化合物表现出了优良的综合电化学性能，然而小分子的共轭羰基体系大多容易溶解于有机电解质中，难以获得可观的循环寿命，因此无法获得实际应用。基于此，我们将通过聚合反应，将有机小分子聚合成为难以溶解于锂离子电池电解液的超大分子，并保留共轭羰基等活性嵌锂单元，从而获得具有高循环稳定性的锂离子电池有机负极。本工作拟深入分析有机单体的特性和锂离子电池电极材料的电化学环境需求，设计合成含有多羰基官能团的有机电极材料，并表征其物理和综合电化学性能，解析嵌锂反应机制，尤其是温度对有机电极的动力学行为影响，为新型有机锂离子电池的发展提供新思路。

2. 研究的基本内容与方案

2研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 研究内容

2.1.1 基本原理

3. 研究计划与安排

3.进度安排

第1-2周：查阅相关文献资料，翻译英文文献；

第3-4周：整理资料，在任务书的基础上，设计研究方案，确定切实可行的实验技术路线，了解相关的结构和性能的测试方法；撰写开题报告，开题答辩；

4. 参考文献（12篇以上）

1. xiaoyan han, guangyan qing, jutangsun, and taolei sun, how many lithium ions can be inserted onto fused c6aromatic ring systems? angewandte chemie-international edition. 51(2012)5147–5151.

2. petr novak, klaus muller, k. s. v. santhanam, ottohaas, electrochemically active polymers for rechargeable batteries, chemicalreviews, 97(1997) 207-281.

3. x. rui, x. zhao, z. lu, h. tan, d. sim, h.h. hng,r. yazami, t.m. lim, q. yan, olivine-type nanosheets for lithium ion batterycathodes, acs nano, 7 (2013) 5637-5646.