喷雾干燥法制备SiO2/C复合材料及其在锂离子电池中的应用任务书

 2021-11-22 09:11

1. 毕业设计(论文)主要内容:

商业化锂离子电池负极材料主要是石墨材料,具有成本低、循环寿命长、制备工艺成熟等优点,但是石墨的理论比容量只有372mAh/g,限制了锂离子电池的进一步应用。研究发现,硅负极材料的理论比容量高达4200mAh/g,脱嵌锂电位较低,被认为是一种理想的负极材料。但硅负极材料在脱嵌锂过程中会发生巨大的体积变化,导致电极材料粉化,不利于商业化。硅氧化物是一种有效减少体积变化、提高循环性能的硅基负极材料。但SiO2作为硅氧化物的一种,一直被认为是不具有电化学活性的材料,直到Gao等报道了商业SiO2(直径7nm)能够与Li 在0V至1V电压范围内发生反应, 可逆容量达到了 400 mAh/g。此后, 不同结构的SiO2 作为锂离子电池负极材料被大量研究, 包括薄膜、纳米空心球和碳包覆的纳米颗粒等。与SiO等其他硅氧化物相比,SiO2负极材料的相关研究依旧很少, 而且SiO2较差的导电性一直是阻碍其成为负极材料的重要因素。因此本文拟采用喷雾干燥法制备SiO2/C复合材料,并对制备的SiO2/C纳米复合材料进行结构表征和电化学性能测试。

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

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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.具体要做的工作包括:

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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:按照设计方案,利用喷雾干燥法制备SiO2/C复合材料,采取非原位XRD、SEM、BET、Raman等先进表征技术来确定该结构的形貌特征、化学组成、物相以及结构等基本性质,并深入研究和分析该材料与载流子传导、容量衰减等性能的相互关系。

第9-12周:将已制备得到的SiO2/C复合材料组装成为锂离子电池,利用循环伏安、恒定电流充放电、交流阻抗等测试该电极材料的长循环倍率等性能,并研究分析SiO2/C复合材料电极材料与电化学性能之间的相关性。

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4. 主要参考文献

1. Simon, P.,Gogotsi, Y., Materials for Electrochemical Capacitors[J]. Nat. Mater. 2008, 7, 845-854.

2. Simon, P.,Gogotsi, Y., Capacitive Energy Storage in Nanostructured Carbon-Electrolyte Systems[J]. Accounts Chem. Res. 2013, 46, 1094-1103.

3. Zhai, Y. P., Dou, Y. Q., Zhao, D. Y., Fulvio, P. F.,Mayes, R. T.,Dai, S., Carbon Materials for Chemical Capacitive Energy Storage[J]. Adv. Mater. 2011, 23, 4828-4850.

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