1. 研究目的与意义（文献综述）

随着世界人口数量不断增多，人类社会对能源的需求不断扩大，获得清洁、价格低廉、安全可靠的能源已经成为了保障社会繁荣、经济发展的重要环节。寻找替代传统化石燃料的能源已经成为了全球各国关注的焦点，为了摆脱对石油的依赖，大力发展、利用一次能源已然成为各国采取的一种能源策略。而一次能源中太阳能、风能、潮汐能受时间、地理位置影响较大，地热能也受地理位置的限制，因此这些能源在投入使用时都需要借助储能设备进行能源存储。能源存储转化设备包括电网、电磁波、可充电电池等。其中电池是一种能将能量转化为便于存储的化学能的装置，并且能量转化效率高，过程中也没有气体产生。电池在现实生活中应用也十分广泛，例如手机等移动设备及电动汽车需要电池来存储从外界获得的电能。价格低廉、安全可靠、可充电的电池有广泛的应用市场，获得高电压平台、容量大、倍率性能好的二次电池也成为了学者们研究的焦点。

锂离子电池因其能量密度高的特性使手机、笔记本电脑的使用成为可能。但是价格、安全性、寿命限制了锂离子电池的进一步大规模应用。基于其他离子(mg² 、al³ 等)的二次水系电池因其价格低，水系电解液安全性高等特点受到越来越广泛的关注。在新一代二次水系电池中，锌离子电池因锌的一些特性表现出更强的竞争力:（1）锌的资源丰富，使价格降低；（2）锌无毒；（3）与其他水系电池中负极材料相比氧化还原电位较低（-0.76 v vs.she），这个特性保证了水系锌离子电池体系在放电时不会析出氢气。水系锌离子电池由于价格低、安全性高、污染小等特性得到了越来越广泛的关注，也在应用于大规模储能方面表现出极大的潜能。

构筑水系锌离子电池一般以锌片为负极材料，因此在水系锌离子电池的发展中，设计、制备出合适的正极材料来提高电池的性能成为了最大的挑战。水系锌离子的概念是以mno₂为正极材料提出的，因此mno₂也成为了最早的研究热点，α-mno₂、γ-mno₂等具有不同晶体结构的mno₂都被用作正极材料。但是在这些体系中存在能量衰减快，倍率性能较差等现象。普鲁士蓝也是一类倍受关注的正极材料，但是比容量较低（约50 ma h g^-1）限制了普鲁士蓝的进一步发展。近来，有关钒系化合物用作水系锌离子电池正极材料的报道越来越多，并且很多都表现出良好的性能，例如v₂o₅、vs₂、na_0.33v₃o₈等。目前被报道出来的水系锌离子体系在充放电过程中，主要是通过锌离子在正极材料中的脱出嵌入来实现能量的转化，而这些材料的晶体结构都是有利于锌离子脱嵌的隧道结构或者层状结构。

2. 研究的基本内容与方案

(1)基本内容：

1) 以五氧化二钒为钒源合成h₂v₃o₈,liv₃o₈纳米线

2) 以h₂v₃o₈, liv₃o₈纳米线为正极材料构筑水系锌离子电池

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，了解研究方法、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，制备h₂v₃o₈、liv₃o₈纳米线等纳米材料，组装水系锌离子电池；

第8－11周：采用xrd、sem、raman spectrum、cv、eis、恒电流充放电等测试技术对材料的物相、显微结构、电化学性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] p.he, m. yan, g. zhang, r. sun, l. chen, q. an, l. mai. layered vs₂ nanosheet‐based aqueous zn ion battery cathode[j].advanced energy material, 2017(7):1601920.

[2] m. h. alfaruqi, v. mathew, j. song, s. kim, s.islam, d. t. pham, j. jo, s. kim, j. p. baboo, z. xiu, k. s. lee, y. k. sun, j.kim. electrochemical zinc intercalation in lithium vanadium oxide: a high-capacityzinc-ion battery cathode[j]. chemistry of materials, 2017(29):1684-1694.

[3] b. li, z. nie, m. vijayakumar, g. li, j. liu,v. sprenkle, w. wang. ambipolar zinc-polyiodide electrolyte for a high-energy densityaqueous redox flow battery[j]. nature communication, 2015(6):6303.