1. 研究目的与意义（文献综述）
随着人类社会的不断发展, 人类对能源的需求也在不断增加, 锂电池体系作为一种高效的储能装置备受青睐, 已经广泛用于便携式电子器件(手机、笔记本等), 目前正应用于新能源电动汽车、智能电网及清洁能源(风能和太阳能)大规模储能中, 从而降低人类对化石能源的过度依赖, 减低二氧化碳及相关废弃物排放, 减少温室气体对全球气候的影响及空气污染. 随着人们对日用电子消费产品及电动车需求的不断提升, 迫切需要发展更高能量密度的电池体系. 锂硫二次电池由于高的能量密度和低成本成为目前全世界的研究热点之一。其重量能量密度是现有锂离子电池体系的 3~5倍【1-5】。锂硫电池经过多年研究, 到目前为止仍处于研发阶段, 但由于各国的政策、技术基础及研发条件等相关软硬件的差别, 各自所处的研发阶段具有较大差距, 其中欧美发达国家、韩国和日本等的相关企业已经建立各自研发团队, 并与相关政府科研机构和大学形成有效合作, 全面开发锂硫电池; 而我国锂硫电池的研发目前仍然主要集中于研究机构和大学,其相关工作多为科研探索性, 加之企业参与研发的较少, 锂硫电池产业化相关经验相对欠缺. 目前, 国际上锂硫电池研究厂商有美国的 Sion Power 和Polyplus、英国的 Oxis、德国的 BASF 及韩国三星等公司, 在技术上各有特色.目前锂硫电池的研究主要集中于电化学性能的优化提高方面, 而锂硫电池相关基础科学问题研究仍比较薄弱, 目前仅有少数研究工作涉及. 事实上,锂硫电池本身存在大量基础科学问题有待解决. 首先, 硫反应过程极其复杂, 反应中间产物多样, 且受研究手段限制, 目前仍未得到很好的认识; 锂硫电池电化学综合性能受电极材料性能、测试条件、工作环境等影响较大, 关于其中相互影响的内在原因仍有待进一步研究总结; 其次, 关于电解液对正负极性能的作用机理, 如电解液对多硫离子溶解问题, 电解液对锂负极稳定问题等需要更加深入地研究和探索;最后, 在金属锂负极方面, 长循环下金属锂沉积-溶解过程、 锂枝晶生长机理以及固态电解质中间相(SEI 膜)形成机制和性能等问题, 尽管研究难度较大, 但也是未来不能回避的问题. 相信锂硫电池在全世界科研和产业界同仁的持续关注和大力研发下, 电池体系的综合性能将会持续提高, 而相关机理研究也会越发深入,从而最终实现对锂硫电池的全方位认识。【6】
近年来，人们发现将氮元素引入碳材料可以提高催化剂的耐久性和稳定性，并且氮元素的掺杂可以改变碳材料的电负性，使得氮原子周围的碳原子带有更多的正电荷，增强其导电性使碳材料表现出金属性，而且可以提高它的电子传递性，降低电阻系数，有利于氧气的吸附活化，进而促进氧气的还原，在超级电容器及场发射器件方面有潜在的应用前景。自1998年Rao科研小组通过Co催化吡啶热解台成出CNX以来，已经有多种技术应用于氮掺杂碳材料的合成，氮掺杂碳材料的合成方法【7、8】主要有：电弧放电法、溶剂热或水热反应、在氨气气氛中热还原、化学气相沉积法以及热解法等。三聚氰胺、尿素、有机胺、丙酮肟等常被用作氮源对碳材料实施氮掺杂，其中丙酮肟作为一种高含氮量的试剂，具有易溶于水、毒性小、有利于环保的特点，是一种良好的氮掺杂剂。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究基本内容：合成并表征氮掺杂介孔碳，并对合成的碳材料进行活化处理得到具有微介孔层级碳材料。将单质硫载入到该碳材料中，并利用电化学方法检测其在锂硫电池体系中的容量和循环性。
2.2目标：找出氮掺杂及具有微介孔层级碳材料作为硫载体在锂硫电池中应用的发展前景。
2.3拟采用的技术方案及措施：
3. 研究计划与安排
第1—3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需实验进程。确定方案，完成开题报告；
第4—7周：合成氮掺杂介孔碳，并对合成的碳材料进行活化处理得到具有微介孔层级碳材料然后对其进行表征；
第8 —11周：将单质硫载入到该碳材料中，并利用电化学方法检测其在锂硫电池体系中的容量和循环性；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] bruce p g, freunberger s a, hardwick l j, et al. li-o 2 and li-s batteries with high energy storage. nat mater, 2012, 11: 19–29
[2] ji x, nazar l f. advances in li-s batteries. j mater chem, 2010, 20: 9821
[3] bruce p g, hardwick l j, abraham k m. lithium-air and lithium-sulfur batteries. mrs bull, 2011, 36: 506–512
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