共轭羰基聚合物锂离子电池负极材料研究任务书

 2022-01-14 08:01

全文总字数:3305字

1. 毕业设计(论文)主要内容:

发展具有循环稳定性、高能量密度、绿色环保的电池体系是当前社会发展的迫切需求。电池体系的综合性能主要取决于电极材料的电化学反应特性,因此发展高性能电池体系首要的是发展电池材料。锂离子电池是当今应用最为广泛的动力电池体系,但是其商业化电池主要采用无机电极材料,不仅面临能量密度难以满足需求的问题,同时无机体系的电池材料也因为生产污染和资源性问题而受到诟病。相对的,有机电极化合物含有低原子量的元素,且来源广泛,可以从天然材料和生物质中获得是潜在的可持续发展的高能量密度电池材料。在过去的二十年中,多种类型的有机材料,如羰基化合物、有机盐、共轭聚合物作为锂离子电极材料已经被广泛探索。其中共轭羰基类聚合物具有难溶于电解液,能量密度高等明显优势。存在的主要一个主要问题是电极材料的动力学缓慢,难以获得较高的倍率性能和活性材料利用率。针对于此,本工作拟对共轭羰基聚合物电极材料的具体动力学行为及其影响因素,尤其是温度影响进行分析,并解析聚合物电极材料的温度依赖性相关体系参数,在此基础上进行材料的结构设计调整和优化锂离子的传输和可逆氧化还原行为以获得具有高综合性能的锂离子电极材料。

基于此,就如下几个方面开展工作:

1.文献调研,了解有机聚合物锂离子电池材料的反应特征和行为以及面临的主要问题和解决方案;了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系;

2.依据反应机理选择合适二酐和二胺单体合成共轭羰基聚合物电极材料;

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 查阅不少于15篇的参考文献(其中近5年英文文献不少于3篇),了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,完成开题报告;

2. 了解锂离子电池作用机制及其材料特性;

3. 了解共轭羰基电极材料的作用行为动力学特征;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

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;

第5—9周:选择合适的单体并合成电极材料,同时进行相应的物理和电化学表征论证,分析动力学行为;

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4. 主要参考文献

1. Xiaoyan Han, Guangyan Qing, Jutang Sun,and Taolei Sun, How Many Lithium Ions Can Be Inserted onto Fused C6 AromaticRing Systems? Angewandte Chemie-International Edition. 51(2012)5147 –5151.

2. Petr Novak, Klaus Muller, K. S. V. Santhanam,Otto Haas, 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 IonBattery Cathodes, ACS Nano, 7 (2013) 5637-5646.

4. R. Cai, Y. Du, W. Zhang, H. Tan, T.Zeng, X. Huang, H. Yang, C. Chen, H. Liu, J. Zhu, S. Peng, J. Chen, Y. Zhao, H.Wu, Y. Huang, R. Xu, T.M. Lim, Q. Zhang, H. Zhang, Q. Yan, Synthesis of PorousAmorphous FePO4 Nanotubes and Their Lithium Storage Properties, Chemistry – AEuropean Journal, 19 (2013) 1568-1572.

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