煤沥青基钠离子电池负极材料制备与性能研究的任务书.docx

煤沥青基钠离子电池负极材料制备与性能研究的任务书
一、选题依据
随着全球对新能源需求不断增加，锂离子电池在可再生能源领域得到了广泛应用。然而，锂资源的有限性和集中性成为制约锂离子电池应用范围的主要因素。因此，探索新型离子电池系统成为当前研究的热点之一。煤沥青是一种广泛存在且资源丰富的物质，其高胶质含量为其作为负极材料的潜力打开了一扇门。近年来，研究人员对煤沥青作为钠离子电池负极材料进行深入研究，并得到了一些令人鼓舞的成果。本研究拟深入探索煤沥青钠离子电池负极材料制备方法及其性能，并进一步优化该材料以提高其电化学性能，为实现高性能、低成本的钠离子电池领域提供新的解决方案。
二、研究目标与内容
（1）研究煤沥青的结构特征及其在负极材料中的作用，了解其在钠离子电池中的储能机制。
（2）通过不同的预处理方法改善煤沥青的电化学性能，如改变其晶粒大小、表面形貌以及晶格缺陷等方面，以及利用碳化、活化等方法实现煤沥青材料结构的优化。
（3）制备煤沥青基钠离子电池负极材料，并研究其电化学性能，如循环性能、倍率性能、荷电/放电的容量等指标。
（4）利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）等测试方法对所制备的样品进行表征，探究其结构特征以及优化方法的改善机制。
三、研究意义
（1）本研究将对煤沥青作为钠离子电池负极材料的应用进行深入研究，为其在能源领域的应用提供理论依据，同时也为促进钠离子电池技术的发展提供新的思路。
（2）通过研究煤沥青材料结构和性能的关系，发掘其优化方法，可以为开发其他材料提供一些启示。
（3）通过本研究所制备的煤沥青基钠离子电池负极材料并测试其电化学性能，可以为实现高性能、低成本的钠离子电池领域提供新的解决方案。
四、研究方案
（1）样品制备：选用本地产煤沥青作为原料，按照一定比例加入导电剂和键合剂，制备煤沥青基负极材料。通过不同的预处理方法如高温碳化、活化等方式改善样品的电化学性能。
（2）性能测试：利用电化学工作站（CHI760E）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）等仪器对所制备的样品进行表征，并测试其循环性能、倍率性能、荷电/放电的容量等指标。
（3）结果分析：对实验结果进行分析，探究影响样品性能的因素以及优化方法的改善机制。
（4）论文撰写：根据实验结果撰写高水平论文，对研究结果进行总结和展望。通过发表高水平论文，促进研究人员的交流和学术进步。
五、时间安排
第一年：文献调研、材料制备和性能测试、样品表征和结果分析，论文初稿撰写。
第二年：实验结果的完善和优化，论文初稿修改和投稿，实验数据整理和总结。
六、预期成果
（1）成功制备具有优良电化学性能的煤沥青基钠离子电池负极材料，并研究其储能机制、循环性能、倍率性能等电化学性能。
（2）揭示了煤沥青材料结构和性能的关系，探究了改善其性能的方法，为开发其他材料提供启示。
（3）发表学术论文1篇，申请发明专利1项，促进锂离子电池领域人才的培养和科技创新。