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锂离子电池用纳米碳纤维—硅复合负极材料的开题报告
一、研究背景与意义
随着太阳能、风能等可再生能源的快速发展，在储能领域，锂离子电池备受瞩目。然而，锂离子电池的电极材料往往存在电化学反应容易发生的问题，如金属锂负极的高活性和固体电解质界面(SEI)膜形成不稳定等，在使用过程中会导致容量减小、循环寿命下降等问题的出现。因此，探索高容量、高稳定性的电极材料是目前锂离子电池领域亟待解决的问题之一。
近年来，纳米碳纤维和硅等材料的引入，为锂离子电池电极材料的改良提供了新思路。纳米碳纤维具有优异的导电性、机械性能、表面积和化学惰性等特点，因此被用于锂离子电池的负极材料中。硅作为负极材料，具有高容量和良好的充放电特性，但其膨胀率大又易析出氢气等缺点，影响了其在锂离子电池中的应用。
因此，本研究旨在探究纳米碳纤维和硅复合材料在锂离子电池负极材料中的应用，提高锂离子电池的性能表现，为锂离子电池相关的工业应用和科学研究提供有益启示。
二、研究内容和方法
1.纳米碳纤维的制备与表征
采用化学气相沉积法(CVD)对纳米碳纤维进行制备，并利用SEM、TEM等手段对其形貌、尺寸、纯度等进行表征。
2.锂离子电池负极材料的制备和测试
利用纳米碳纤维和硅等材料进行复合处理，得到锂离子电池负极材料，并通过充放电循环测试和电化学阻抗谱等方法，对其循环性能和电化学性能等进行测试和分析。
3.结合DFT计算分析纳米碳纤维和硅复合材料的电化学性质
采用密度泛函理论(DFT)计算对纳米碳纤维和硅等复合材料进行建模和分析，得到其电化学性能和相互作用特点，为材料的设计和优化提供理论依据。
三、研究意义
本研究通过探究纳米碳纤维和硅复合材料在锂离子电池负极材料中的应用，有望提高锂离子电池的循环性能、能量密度和功率密度等性能表现，为锂离子电池领域的进一步发展做出贡献。同时，基于DFT计算的理论分析，也有望为新型电极材料的设计与研发提供理论基础和指导。