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碳包覆二氧化钼微米花的制备及储锂性能研究任务书

 2020-04-21 16:05:41  

1. 毕业设计(论文)主要内容:

锂离子电池因其环境友好、无记忆效应、较高的能量密度和可循环充放电而受到越来越多研究者的关注。目前,锂离子电池已有较普遍的应用,然而由于商业化碳负极材料的理论容量较低,无法满足高能量应用的需求,如汽车动力电源。因此研究开发较高容量的负极材料对于推广锂离子电池的应用至关重要。二氧化钼具有电子导电率高、可逆理论容量高(838 mah g-1)、稳定性好、电化学活性高等优势,是很有潜力的一种锂离子电池负极材料。然而,二氧化钼在充放电过程中存在较大的体积变化,造成材料结构破坏,最终导致其容量的快速衰减,严重限制了二氧化钼在锂离子电池负极材料的应用。目前,采用碳包覆策略可以有效缓解材料体积变化和稳定电极材料结构,进而提高材料的循环稳定性能。然而,传统合成碳包覆的二氧化钼电极材料至少有三个步骤,包括合成纯二氧化钼材料,用葡萄糖、多巴胺等含碳有机物对其进行物理/化学包覆以及通过高温煅烧进行表面碳化等,合成步骤复杂。因此,探索更简单有效的方法合成高性能的碳包覆二氧化钼材料仍然是一个挑战。

本课题提出一种热解多金属氧酸盐的策略来制备碳包覆二氧化钼微米花,并将其作为负极材料应用于锂离子电池。首先,通过溶剂热条件下钼源与有机物配体发生配位反应,得到含配体的多金属氧酸盐前驱体,然后对前驱体进行高温煅烧,直接得到碳包覆二氧化钼,即为最终产物。通过控制温度、时间等反应条件,来探索其形成机理,并通过多种测试手段来表征其微观结构。在研究不同煅烧温度对其结晶性、形貌的影响的基础上,以该材料作为活性物质组装锂离子电池,深入探究其对电化学性能的影响,探索其结构与性能的相关性。

设计(论文)主要内容:

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2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1. 查阅不少于15篇的参考文献(其中近5年英文文献不少于3篇),完成开题报告;

2. 掌握碳包覆二氧化钼电极材料的制备方法和测试方法;

3. 掌握材料制备方法以及结构和性能的表征方法;

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3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

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4-8周:按照设计方案,制备碳包覆的二氧化钼材料,并且对其进行xrd和sem等物相和形貌的表征。

第9-12周:组装电池并测试电化学性能,如cv、eis及循环性能测试,完成理论分析。

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4. 主要参考文献

[1] Ni J, Zhao Y, Li L, et al. Ultrathin MoO2 Nanosheets for Superior Lithium Storage [J]. Nano Energy, 2015, 11: 129-135.
[2] Wang C, Sun L, Zhang F, et al. Formation of Mo–Polydopamine Hollow Spheres and Their Conversions to MoO2/C and Mo2C/C for Efficient Electrochemical Energy Storage and Catalyst [J]. Small, 2017, 13(32), 1701246.
[3] Xia G, Liu D, Zheng F, et al. Preparation of Porous MoO2 C Nano-Octahedrons from a Polyoxometalate-Based Metal–Organic Framework for Highly Reversible Lithium Storage [J]. Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4(32): 12434-12441.
[4] Wang Y, Yu L, Lou X W D. Formation of Triple-Shelled Molybdenum–Polydopamine Hollow Spheres and Their Conversion into MoO2/Carbon Composite Hollow Spheres for Lithium-Ion Batteries [J]. Angewandte Chemie, 2016, 128(47): 14888-14892.
[5] Martían-Zarza P, Arrieta J M, Mu#241;oz-Roca M C, et al. Synthesis and Characterization of New Octamolybdates Containing Imidazole, 1-methyl-or 2-methyl-imidazole Co-ordinatively Bound to Molybdenum [J]. Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions, 1993 (10): 1551-1557.


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