1. 研究目的与意义（文献综述）

现今，在全球信息化、能源危机、环境污染等问题的影响下，全球市场对各种电池的需求迅猛增加^[1]。锂离子电池是目前应用最为广泛的二次电池，它的电化学性能主要取决于所用的电极材料。在锂离子电池负极材料方面，传统石墨碳负极材料的理论比容量仅372mah/g^[2]，这导致了电池的功率密度较低，而且安全性能较差，难以满足日益增长的多元化需求。因而以si为代表、具有高比容量的负极材料成为当前研究重点^[3]。

其中，si基材料是非常具有潜力的高性能锂离子电池负极材料，具有迄今已知的最高理论比容量(4200mah/g）和较高的嵌锂电位（0.2vvs.li/li ）^[4]。此外，si基材料还具有工作电压低、安全性好、资源丰富等诸多优点。但是单质si负极在脱嵌锂过程中伴随巨大的体积变化（高达 300%）^[2]，容易导致电极片在循环过程中粉化、剥落，同时加剧与电解液之间的副反应，使电极材料失去电活性，表现为极差的循环稳定性；此外，si本身的电导率不高，倍率特性较差，这严重影响了单质si材料作为锂离子电池负极材料的应用^[4]。相比于单质si，近年来已经产业化的工业原料sio开始显现出其在制备上的优势：氧的引入可在首次嵌锂时生成惰性组分，有利于降低脱嵌锂过程中的体积变化；其天然的无定形态可以有效防止电极片粉化、开裂问题；同时，其也有利于简化材料的生产工艺流程^[2]。所以通常被认为是si基材料中极具前景的电池负极材料。

为解决si基材料作为锂电池负极材料所存在的缺点，各国学者通过对si基材料进行纳米化、与第二相复合、形貌结构多孔化等多种手段来提高其电化学性能。其中，介孔结构或纳米结构对材料锂电性能的提高很有效^[5]。介孔结构或纳米结构有极高的比表面积，有利于电极表面与电解液的接触，在表面电流密度不变的前提下，能成倍的提高电池的输出功率^[6,11]；介孔结构或纳米结构还可以缩短锂离子从电极表面进入内部所需要的扩散距离，使锂离子更容易脱嵌电极；介孔结构的孔道能容纳电极材料在充放电时的体积膨胀、吸收应力^[6，10]；此外，如果将纳米材料和导电材料附载结合起来能有效的提高电极材料的电导率^[12,13]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究（设计）的基本内容

将介孔氧化硅模板与氧化石墨烯复合，经部分铝热或镁热还原，合成介孔氧化硅/石墨烯复合材料，并作为锂离子电池的负极，研究其电化学容量、功率及循环特性。

2.2目标

3. 研究计划与安排

第1——3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需实验进程。确定方案，完成开题报告；

第4——7周：合成介孔氧化硅、氧化石墨烯并将二者复合，部分还原后制得介孔氧化硅/石墨烯复合材料，然后对所合成材料进行表征；

第8 ——12周：将介孔氧化硅/石墨烯复合材料与金属锂组成半电池，利用电化学方法检测该材料在锂离子电池体系中作为负极的容量、功率和循环特性；

4. 参考文献（12篇以上）

1. 林子夏, 介孔结构/石墨烯复合锂离子电池负极材料研究, 2013, 南京大学.

2. 刘欣, et al., 锂离子电池sio_x(0lt;x≤2)基负极材料. 化学进展, 2015(04): p. 336-348.