1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1氧化硅/碳复合材料作锂电负极材料的发展历程

随着便携电子设备和电动汽车的快速发展，锂离子电池以其高输出电压，高能量密度，长循环性能等优点得到了广泛应用，并日渐成为了电动汽车和混合动力汽车的主导电源^[1-2]。目前，商业化锂离子电池的负极材料主要为改性天然石墨和人造石墨，其理论比容量只有372 mah/g，难以满足市场需求^[3,15]。

硅由于具有较高的理论比容量和较低的嵌锂电位而引起了广泛关注，li和si形成合金化合物li₂₂si₅的理论比容量高达4200 mah/g^[4]。但是硅在与锂合金化的过程中会产生很大的体积效应（高达400 %），导致电极结构的崩塌和活性材料的剥落，使电极材料失去电接触，造成容量迅速衰减^[5-6]；另外，硅的导电性较差，影响了纯相硅作为锂离子电池负极材料的电化学性能。为了解决硅基负极上述存在的问题, 近十几年来，科研人员主要进行了两方面的探索研究：1) 制备纳米硅材料， 如纳米硅颗粒、硅纳米线、硅纳米管, 硅基薄膜等，从而提高了材料的比表面积、缩短离子扩散路径、增强蠕动性和可塑性, 在一定程度上缓解了其体积效应，提高了循环稳定性; 2) 制备硅基复合材料, 向硅材料中引入具有优异机械性能和导电性能的第二相, 如硅-碳复合材料、硅基金属复合物等, 抑制硅的体积效应, 并增加复合材料的整体导电性, 从而提高电极的倍率性能^[3]。

2. 研究的基本内容与方案

2. 基本内容和技术方案

2.1 蛋黄-蛋壳状siox/c复合微球的合成

本论文拟以硫氰基丙基三乙氧基硅烷(tcptes), 乙烯基三乙氧基硅烷(vtes)和巯丙基三甲氧基硅烷(mptms)为前驱体，氨水为催化剂，在醇水体系下分步依次加入tcptes，vtes和mptms来制备硫氰基sio₂@乙烯基sio₂@巯基sio₂（thiocyanato-sio₂@vinyl-sio₂@ thiol-sio₂）三层结构复合微球。再将所得产物用一定浓度的氢氧化钠溶液蚀刻，除去抗碱性较弱的中间层（vinyl-sio₂层），再经惰性气氛下高温碳化得到蛋黄-蛋壳状siox/c复合微球。

3. 研究计划与安排

第1-4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5-8周：按照设计方案，实现蛋黄-蛋壳结构氧化硅/碳复合微球的制备。

第9-12周：采用sem,xrd和一系列电化学测试方法对蛋黄-蛋壳结构氧化硅/碳复合微球进行物相结构表征及电化学性能探究。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] armand m, tarascon j m. building better batteries. nature,2008, 451(7179): 652–657.

[2] li j l, daniel c, wood d. materials processing for lithium-ion batteries.

journal of power sources, 2011,196(5): 2452– 2460.