层间距调控VOPO4纳米片的储镁性能动力学任务书

 2021-09-24 12:09

1. 毕业设计(论文)主要内容:

尽管锂离子电池自20世纪90年代初已经实现商业化,但资源可持续性、安全性以及能量密度不足的问题仍然受到关注。寻找低成本、高能量密度的储能体系替代锂离子电池是解决大规模应用问题的方法之一。作为双电荷载体的镁金属具有3833mAh cm-3的高理论容量和无枝晶特性。同时,镁在地壳中含量丰富,且暴露于空气中相对安全。镁金属作为负极材料具有这些潜在的优势,但由于Mg2 与主体材料之间较强的相互作用,使得镁电池正极材料的发展严重受阻。本课题以层状VOPO4纳米片作为研究对象,对其进行层间距的扩大,以提升镁离子在材料中的扩散动力学,从而实现材料的电化学性能优化,以促进新型储能材料的进一步发展。设计(论文)主要内容:

1.文献调研,了解国内外相关研究概况和发展趋势,了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系;

2.制备层状水合VOPO4纳米片材料,并在合成过程中对其层间水进行分子交换并实现片状剥离;

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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篇相关文献资料,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.完成不少于5000字的英文文献翻译;

3.具体要做的工作:利用简单水热、超声剥离的方法合成层间距增大的VOPO4纳米片,对所获得的材料进行详细的结构表征。对不同层间距的VOPO4纳米片进行电化学储镁性能对比,并探究层间距大小与嵌入物种的关系。同时讨论其结构与性能的相关性,探究其电化学储能机理。总结国内外相关研究概况和发展趋势,总结选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,分析实验数据,撰写毕业论文,字数不少于1.2万字。

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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4-8周:按照预定设计的方案合成层间距增大的VOPO4纳米片,并且对其进行物相、形貌等表征。

第9-12周:组装电池、测试电化学性能,完成机理分析。

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4. 主要参考文献

[1] Sun X, Bonnick P, Duffort V, et al. A high capacity thiospinel cathode for Mg batteries[J]. Energy Environmental Science, 2016, 9(7): 2273-2277.

[2]Peng L, Zhu Y, Peng X, et al. Effective interlayer engineering of two-dimensional VOPO4nanosheets via controlled organic intercalation for improving alkali ion storage[J]. Nano letters, 2017, 17(10): 6273-6279.

[3] Yoo H D, Liang Y, Dong H, et al. Fast kinetics of magnesium monochloride cations in interlayer-expanded titanium disulfide for magnesium rechargeable batteries[J]. Nature Communications, 2017, 8(1): 339.

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