1. 研究目的与意义（文献综述）

如今，锂离子电池已经越来越多地被运用于纯电动汽车和混合动力汽车，发展高容量，高功率，高循环寿命和低成本的锂离子电池已经迫在眉睫^[1]。纳米材料具有高的比表面积和更好的活性，作为锂离子电极材料时体现出与电解液接触面积大，锂离子脱嵌距离短的特性，能有效提高材料的电化学活性，作为高性能锂离子电池时有显著优势^[2]，因此，将新型纳米电极材料运用与大容量、高倍率、长寿命、低成本锂离子电池的研究是符合当前低碳经济时代的理念的。

传统碳基负极材料石墨容量较低（理论比容量为372mah g-1），已经无法满足高能量密度锂离子电池发展的需求，而硅具有更高的理论比容量（4200 mah g-1）^[3]，远远超出石墨的容量，但造价不低，现在工业上有一种策略就是调节硅和氧的比例，因为相对于硅来说硅基氧化物更容易合成，价格更便宜^{[4] [5]}，工业上已有用一氧化硅相（siox，x≈1）掺在石墨中从而增加容量，但其主要的缺陷在于其较低的首次库伦效率，如果没有表面碳包覆，其值只有50-60%^[6]。还有一个很严重的问题就是在充放电过程中硅或硅基氧化物会有严重的体积膨胀现象（＞300%）^[7]，且伴随有颗粒粉化现象，研究表明，减小硅或硅基氧化物的粒径尺寸，在增加其循环寿命以及优化其充放电倍率性能方面有很大提高^{[8] [9]}，当材料的粒径尺寸减小到纳米尺寸时，其在充放电过程中的体积膨胀比较一致，能够明显提升其电化学性能。但由于纳米材料表面能较大，容易发生团聚，如果没有任何表面防护，同样会出现充放电效率降低、容量迅速衰减的现象，因此并未能体现出纳米材料的优势^[10]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以十六烷基三甲基溴化铵为模板水浴加热合成含有树枝状结构的二氧化硅纳米球，将产物在惰性气体或还原性气体中烧结将二氧化硅还原成si0x（x≈1），同时将ctab碳化并包覆在树枝状硅基氧化物的表面；

材料表征：对碳包覆树枝状硅基氧化物纳米球进行结构表征和电化学表征，通过xrd、bet、tem、sem、xps、拉曼光谱等表征手段对其形貌结构及元素构成进行了分析，并采用恒流充放电、循环伏安（cv）、电化学阻抗法（eis）等电化学测试基础对其性能进行了系统评估。

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：按照设计方案实现至少一种氧化硅基高容量锂离子电池负极材料的构筑。

第9-12周：对设计出的结构进行相应的结构表征和电化学分析，测试电化学性能。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 王宏伟, 邓爽, 肖海清, 等. 国内电动车用动力锂离子电池现状[j]. 电子元件与材料, 2012, 31(6): 84-86.

[2] li h, huang x, chen l, et al. a high capacity nano sicomposite anode material for lithium rechargeable batteries[j]. electrochemicaland solid-state letters, 1999, 2(11): 547-549.

[3] yao y, mcdowell m t, ryu i, et al. interconnected siliconhollow nanospheres for lithium-ion battery anodes with long cycle life[j]. nanoletters, 2011.