高倍率钛基负极材料的储钠性能研究的任务书.docx

高倍率钛基负极材料的储钠性能研究的任务书
任务书
题目：高倍率钛基负极材料的储钠性能研究
背景和意义：
随着新能源汽车的推广，电池材料的需求不断增长。作为电池的重要组成部分之一，负极材料的研发对于电池性能和寿命有着至关重要的影响。目前市场上普遍采用的负极材料为石墨，但随着电池能量密度的增加和车辆行驶里程的需求，石墨材料已经不能满足需求。因此，寻找一种能够代替石墨的新型负极材料，成为了当前新能源电池材料研究领域的热点问题。
钛基材料因其优异的电化学性能、高的比容量和较低的价格，成为了候选的新型负极材料之一。但是，目前钛基负极材料在高倍率充放电过程中的储钠性能还存在不足，例如容量衰减、高倍率易损等问题。因此，进一步研究和探索钛基负极材料在高倍率充放电过程中的储钠性能，对于提高材料的性能和开发新型负极材料具有重要的科学意义和工程价值。
研究内容：
1.合成不同形态的钛基负极材料，并对其进行物理、化学表征；
2.测定不同倍率下的循环伏安曲线、循环充放电容量衰减曲线；
3.研究不同倍率下的钛基负极材料储钠机制，分析材料性能差异的原因；
4.探究钛基负极材料在高倍率充放电过程中的电极反应动力学；
5.比较不同钛基负极材料的性能，找出性能最优的材料。
研究方法：
1.合成不同形态的钛基负极材料，并对其进行扫描电镜、X射线衍射、热膨胀等表征；
2.根据实验条件，选择不同倍率进行循环伏安曲线测试和循环充放电容量测试，测定容量保持率；
3.通过原位电化学荧光显微镜、X射线光电子能谱、电化学阻抗谱等手段，研究不同倍率下的钛基负极材料储钠机制；
4.利用循环伏安曲线、计时电流法、电化学阻抗谱等方法，研究钛基负极材料在高倍率充放电过程中的电极反应动力学；
5.对不同形态的钛基负极材料进行比较分析。
研究计划：
第一年：
1.合成钛基负极材料，并进行基础物理化学性质表征；
2.对不同倍率下的钛基负极材料进行循环伏安曲线测试、循环充放电容量测试；
3.研究不同倍率下钛基负极材料的储钠机制。
第二年：
1.探究钛基负极材料在高倍率充放电过程中的电极反应动力学；
2.比较不同形态的钛基负极材料的性能，找出性能最优的材料；
3.进行研究成果的数据分析和论文撰写。
预期成果：
1.成功合成高倍率充放电过程中性能优良的钛基负极材料；
2.研究了不同倍率下的钛基负极材料的储钠机制，为材料研发和应用提供了理论基础；
3.探究了钛基负极材料在高倍率充放电过程中的电极反应动力学，为电池寿命和安全性的研究提供了理论支持；
4.为新型负极材料的开发和应用提供了科学依据和理论支撑。
参考文献：
1.JiangY.J.,WangY.,etal.InsituTEMcharacterizationoftheinterfacesbetweenlithiumanddifferentmaterials.NanoEnergy,2016,30:962-970.
2.WangH.H.,FengY.L.,etal.Enhancedelectrochemicalpropertiesoftitanium-basedanodesforlithiumionbatteriesbygas-phaseepitaxialgrowth.ElectrochimicaActa,2015,164:341-349.
3.ZhouL.,ZhangC.M.,[e-mail],2019,4(34):9827-9833.