钒基分级异质纳米线及其储锂机制的原位研究任务书

 2021-08-20 22:56:27

1. 毕业设计(论文)主要内容:

随着石油危机的日益严峻,便携式能源体系,尤其是车载能源体系面临挑战。锂离子二次电子作为一种较为成熟的小型便携式能源体系,被认为有望取代石油,成为下一代车载能源。但在锂离子电池正极材料方面,现有电极材料LiCoO2、LiFePO4的充放电容量较低,难以实现快速充放电。因此需要开发新型正极材料,来满足对电池高容量、高功率的需求。在新型正极材料的研究中,钒系材料因具有较高的容量,能够实现高功率运行而备受瞩目。

但是,因为导电性差、锂离子在块体内部的迁移速率低以及在充放电过程中由于锂离子插入/脱出对V2O5晶体结构造成的不可逆破坏,导致电极材料的循环稳定性降低和利用率下降。而分级异质结构中的异质层,既可以增加本体材料的电子电导率和离子电导率,也可以抑制本体材料的结构破坏,同时在充放电的过程中具有缓冲作用,可降低材料结构的破坏。鉴于此,我们提出一种构筑分级异质结构的策略来提升V2O5在充放电循环过程中的循环稳定性和容量保持率。在具体实施中,采用离子浸泡法及结合后续的烧结过程,首先制备出V2O5@NaV6O15和V2O5@KV6O15分级异质纳米线;然后,对其结构做详细的表征;最后,组装成锂离子电池,对其进行电化学性能测试,探索其结构与性能的相关性。同时,采用原位XRD技术,原位检测材料在充放电过程中的相变,探索其储锂机制。本课题提出一种简单易行且有效的构筑异质结构的方法,该策略也具有广泛的普适性,并具有应用到多个领域的潜力,为异质结构及储能材料的可控制备奠定一定的科学基础。

具体设计(论文)主要内容,如下所示:

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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),完成开题报告;

2.掌握VO2纳米线前驱体的制备方法;

3.掌握V2O5@NaV6O15和V2O5@KV6O15分级异质纳米线的制备,结构与性能的表征方法;

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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,制备V2O5@NaV6O15和V2O5@KV6O15分级异质纳米线。

第9-12周:采用XRD、FE-SEM、CV等测试技术对V2O5@NaV6O15和V2O5@KV6O15分级异质纳米线的物相、显微结构、电化学性能进行测试。

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4. 主要参考文献

[1]GenqiangZhang,XiongwenLou.Generalsynthesisofmulti‐shelledmixedmetaloxidehollowsphereswithsuperiorlithiumstorageproperties.AngewandteChemie,2014,126:9187-9190.

[2]YongZhao,LeiJiang.Hollowmicro/nanomaterialswithmultilevelinteriorstructures.AdvancedMaterials,2009,21:3621-3638.

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