软碳钾离子电池负极材料的可控制备及储钾机制任务书

1. 毕业设计（论文）主要内容：

随着新型能源的发展及智能电网系统的推广，新型能源基础设施的建设对大规模能源储存体系的要求越来越高。在当前的各种能源储存技术中，可充电电池因其长寿命和低成本等优点而受到人们的青睐，如传统的铅酸电池、镍镉电池和新型锂离子电池等。然而，这些电池都存在缺点和局限性，很难满足日益增长的能源储存需求。由此，新型储能电池的开发与应用迫在眉睫。目前，已被开发的新型储能电池主要有钠离子电池、镁离子电池、锌离子电池、钙离子电池及混合离子电池等。由于钾元素在地球中的储量丰富（地球储量十分接近于钠元素），因此一种基于钾离子嵌入/脱出式的钾离子电池也开始受到广泛关注。

负极材料是钾离子电池的重要组成部分，其比容量和循环特性直接影响钾离子电池的能量密度和循环寿命，因此开发具有高能量密度、长循环寿命的钾离子电池负极材料显得尤为重要。近期多晶软碳材料作为钾离子电池的负极材料也被相继报道，其展现出优异的储钾性能，但该材料在作为钾离子电池的负极材料时的本征储能机制还尚未明确，因此对其储钾机制的探究是当前钾离子电池的研究热点之一。本课题题基于可控热解PTCDA(3,4,9,10-苝四酸二酐)等碳源的策略得到多晶软碳材料，测试其储钾性能，并通过先进的原位XRD对其储钾机制进行初步表征和探索，旨在推动钾离子电池的发展。

设计（论文）主要内容：

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），完成开题报告；

2.掌握高石墨化多晶软碳材料的可控热解制备方法；

3.掌握高石墨化多晶软碳材料结构与性能的表征方法；

3. 毕业设计（论文）完成任务的计划与安排

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4－7周：按照设计方案，制备高石墨化多晶软碳材料。

第8－12周：采用XRD、SEM、TEM、TG-DSC、CV、EIS、BET、等测试技术对该高石墨化多晶软碳材料的物相、显微结构、电化学性能进行测试，并采用先进的原位XRD技术对其储钾机制进行初步探究。

4. 主要参考文献

1 Jian, Z. L.; Luo, W.; Ji, X. L.; Carbon Electrodes for K-Ion Batteries, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 11566-11569.

2 Schuppert, N. D.; Mukherjee, S.; Bates, A. M.; Son, E. J.; Choi, M. J.; Park, S.; Ex-situ X-ray diffraction analysis of electrode strain at TiO₂ atomic layer deposition/α-MoO₃ interface in a novel aqueous potassium ion battery, J. Power Sources 2016, 316, 160-169.

3 Komaba, S.; Hasegawa, T.; Dahbi, M.; Kubota, K.; Potassium intercalation into graphite to realize high-voltage/high-power potassium-ion batteries and potassium-ion capacitors, Electrochem. Commun. 2015, 60, 172-175.