石墨烯复合材料的微纳结构设计及储锂性能研究的任务书.docx

石墨烯复合材料的微纳结构设计及储锂性能研究的任务书
任务书
论文题目：石墨烯复合材料的微纳结构设计及储锂性能研究
一、研究背景与意义
随着绿色环保、高效节能的理念逐渐深入人心，新能源的研究发展日新月异。锂离子电池是目前最为广泛应用的一种电化学储能方式，因其具有高能量密度、高环保性等诸多优点，在微电子器件、电动车辆、储能系统和航空航天等领域具有广泛应用前景。然而锂离子电池存在电量密度低、储锂能力不足、循环寿命短等问题，已成为目前锂离子电池研究领域的瓶颈之一。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层平面结构材料，具有出色的导电性、光学性和机械性能，是一种理想的锂离子电池电极材料。但是石墨烯在锂离子电池中的应用受到其极易出现堵塞、结构松散等缺陷的限制。因此，研究如何改良石墨烯的结构，提高其的储锂效果，对于锂离子电池的发展具有重要意义。
本研究将通过对石墨烯复合材料的微纳结构设计，探索其储锂性能的影响规律，为锂离子电池的发展提供新思路和新途径。
二、研究内容
1.针对石墨烯在锂离子电池中的劣势，设计装饰石墨烯的新型纳米材料；
2.通过调控纳米材料的形态、大小、分散度等宏观参数，制备具有不同微纳结构的石墨烯复合材料；
3.系统研究不同微纳结构的石墨烯复合材料在锂离子电池中的储锂性能，包括电池的电压、容量、循环寿命等指标，并与单一材料进行对比分析；
4.深入研究微纳结构对于锂离子电池储锂性能的影响机理及规律，并优化微纳结构设计。
三、研究方法
1.纳米材料合成：采用溶液法合成纳米材料，通过调节反应条件控制纳米材料的大小、形态和分散度。
2.复合材料制备：将纳米材料与石墨烯进行复合，利用物理和化学方法将纳米材料均匀分散于石墨烯上。
3.材料性能测试：采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)等手段对复合材料进行表征，分析其结构特征和电化学性能。
4.电池测试：将石墨烯复合材料作为电极材料制备成锂离子电池，在电池测试系统中测试电性能和储锂性能，并进行分析和比较。
四、时间计划
第一周：研究背景和意义、确定研究方向和内容、查阅相关文献。
第二周：纳米材料制备及表征。
第三周：石墨烯复合材料制备及表征。
第四周：电池测试方法和原理学习。
第五周-第九周：电池性能测试及数据分析。
第十周-第十二周：数据分析及结果总结、撰写论文。
五、预期成果
1.成功设计和制备出具有不同微纳结构的石墨烯复合材料。
2.系统研究不同微纳结构的石墨烯复合材料的储锂性能。
3.深入分析微纳结构对于材料储锂性能的影响规律和机制，并优化设计出更适合电池应用的石墨烯复合材料。
4.撰写完整的论文，申请专利。
六、参考文献
[1]JiaQ.etal.BoostingthePerformanceofGraphene-BasedLithium-IonBatteriesCompositesviaSignificantlyEnhancedSynergisticEffect.ACSSustainableChemistry&Engineering,2020.
[2]ZhouZ.etal.Wrinkledgraphene/sulfurcompositenanofibrousmembranesforadvancedlithium-sulfurbatterieswithalongcyclelifeandhighcapacity.JournalofMaterialsChemistryA,2020.
[3]MoZ.etal.Fundamentalinvestigationsoflithiumintercalationintomultilayergraphenepreparedbyvacuumfiltrationmethod.JournalofEnergyStorage,2020.