纳米结构硅基锂离子电池负极材料的制备与性能研究的任务书.docx

纳米结构硅基锂离子电池负极材料的制备与性能研究的任务书
任务书
一、研究背景
随着人们对便携式电子产品以及新能源汽车需求不断增加，锂离子电池作为高性能充电储能装置因其轻量、高能量密度、低自放电率等诸多优势得到广泛应用。其中，负极材料是影响锂离子电池整体性能的关键因素之一。传统的碳负极材料由于自身导电性及储锂量受限等因素制约，难以满足快速充、放电以及高容量等方面的要求。近年来，尤其是随着纳米材料研究的不断发展，纳米硅等材料因其高比表面积、尺寸效应等优势被广泛用于锂离子电池的负极材料。因此，研究纳米结构硅基锂离子电池负极材料制备及其性能，对进一步提高锂离子电池的性能具有重要意义。
二、研究目的
本课题旨在研究制备纳米结构硅基锂离子电池负极材料，并对其性能进行分析与研究，探索一种高性能、低成本的锂离子电池负极材料。
三、研究内容
1、纳米硅基锂离子电池负极材料的制备
（1）制备不同粒径的硅粉末
（2）通过高能球磨技术制备纳米硅粉末
（3）研究制备过程中的工艺参数对所得纳米硅粉末的影响
2、硅基锂离子电池负极材料的制备
（1）在硅纳米粉末表面包覆一层碳的方法制备硅基锂离子电池负极材料
（2）研究包覆材料的种类、比例等对硅基锂离子电池负极材料性能的影响
3、纳米结构硅基锂离子电池负极材料的性能测试
（1）研究材料的物理结构、形貌
（2）测定其在锂离子电池的电化学性能，如循环性能、放电容量等
四、研究方案
（一）制备不同粒径的硅粉末
1、选用纯度为99.999%的硅为原料，通过机械碾磨、球磨等方法制备不同粒径的硅粉末
2、常规SEM、TEM等手段对所得硅粉末进行形貌分析
（二）通过高能球磨技术制备纳米硅粉末
1、选用球磨机进行高能球磨，探究不同球磨时间、球磨方式等参数对制备纳米硅粉末的影响
2、常规XRD、SEM、TEM等手段对所得纳米硅粉末进行形貌、结构分析
（三）在硅纳米粉末表面包覆一层碳的方法制备硅基锂离子电池负极材料
1、选用化学气相沉积、溶胶凝胶、喷雾干燥等方法在硅粉末表面包覆碳层，研究不同工艺对产品质量的影响
2、常规XRD、SEM、TEM等手段对所得硅基锂离子电池负极材料进行形貌、结构分析
（四）纳米结构硅基锂离子电池负极材料的性能测试
1、采用循环伏安、恒流充放电等手段对纳米结构硅基锂离子电池负极材料的电化学性能进行测试
2、研究纳米结构硅基锂离子电池负极材料的循环性能、放电容量等关键性能指标
五、研究意义
本研究旨在提高纳米硅基锂离子电池负极材料的性能，探索制备一种高性能、低成本的锂离子电池负极材料。研究结果对于提高锂离子电池的能量密度、循环性能具有重要意义，对相关产业具有借鉴作用。