1. 研究目的与意义（文献综述）

能源和环境是当今人类生存与社会发展必须应对的两个重大问题,资源的短缺和环保的迫切需求, 促使人们大力发展绿色环保的高比能量新型电池体系。在使用过程中,锂离子电池因存在很大的安全问题，限制了其在大型储能领域的应用。而水系可充电锌电池（arzibs），因具有价格低廉、安全性高、无环境污染和功率高的优点，成为了理想的绿色电池体系。

到目前为止，报道最多的arzibs正极材料有锰基材料和钒基材料两种，猛基材料具有不同的晶体结构，并且锰具有多种不同的价态。研究表明，用于arzibs的锰基材料的电化学性能很大程度上取决于其晶体结构的稳定性。常见的锰基材料有α-mno₂、β-mno₂、尖晶石mno₂等。与锰基材料相比，用于arzibs正极的钒基材料具有两个关键优势：结构的稳定性和价态的多样性。钒氧化物具有多种氧化价态、配位多面体,其晶体结构种类丰富,主要以[vo₆]八面体构成,[vo₄]四面体较少。其中八面体普遍以共棱和共角(极少数共面)堆积形成二维的层状结构,其层状结构具有1或2个八面体厚度，这些具有长v-o键和v=o键的八面体和四方锥可构成多种多样的钒氧化物层状结构，而zn² 可以在层间实现可逆脱嵌。常见的钒基材料有钒氧化物v₂o₅、v₆o₁₃等，其他被报导可作锌离子正极材料的有普鲁士蓝类似物等。

2016 年，dipan kundu等^[1]合成了zn_0.25v₂o₅#8226;nh₂o正极材料。其基本结构可由vo₆八面体、vo₆三角双锥/四方锥和vo₄四面体构成，层间由zn² 和h₂o占据，该研究团队利用了xrd、xps、原位xrd等表征手段，研究了该正极材料在充放电过程中的变化。随着充放电的进行，zn² 在正极材料结构中发生脱嵌，钒的价态也同步地变化，而这一过程可通过上述钒氧多面体的局部配位关系变化得以完成，从而保持了整体结构的稳定性。此外，由于水分子的存在，降低了 zn² 对v₂o₅#8226;nh₂o 结构的静电交互作用，从而 zn² 能够在层状结构中进行快速可逆脱嵌，因此电池具有优秀的倍率性能。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：通过水热法合成不同锶（sr）嵌入量的锶钒氧，并进行对比；

材料表征：对制备出的锶钒氧材料进行相关的结构与形貌表征：xrd，sem，xps等表征手段监测优化可控合成，并组装锌离子电池，利用循环伏安法（cv）、恒电流充放电、倍率性能测试、电化学交流阻抗法（eis）等方法研究该种材料的电化学性能，利用tem，xps，xrd以及原位xrd等手段对锶钒氧做锌离子电池正极材料的反应机制进行探究。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-7周：按照设计方案，通过水热法制备锶钒氧纳米带材料，并通过调控反应原料和合成条件，控制合成的样品的微观形貌。

第8-10周：采用xrd、sem、raman等测试技术对材料的物相、显微结构进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] [1] kundu d,adams b d, duffort v, et al. a high-capacity and long-life aqueous rechargeablezinc battery using a metal oxide intercalation cathode[j]. nature energy, 2016,1, 16119: 1-8.