1. 研究目的与意义（文献综述）

伴随着经济全球化进程和化石燃料的大量使用，环境污染和能源短缺的问题日渐突出。为了减少化石燃料使用过程的污染，发展风、光、电可持续再生能源及新型动力电池和高效储能系统，实现可再生能源的合理配置及电力调节，对于提高资源利用效率、解决能源危机和保护环境都具有重要战略意义。锂电池作为良好的二次电池,因其电压高、比能量大、体积小等优点,在智能手机、电脑、电动车及航等领域具有广泛的应用。近二十多年来，研发能量密度更高、功率密度更高、循环寿命更长和安全性更高的高效锂离子电池，一直是世界高性能二次电池科学技术发展的战略目标。制约高性能锂离子电池性能提高的最主要因素是缺乏系统化的锂离子电池电化学理论、新的锂离子电池体系以及高性能储锂材料，锂离子电池的核心和关键是新型储锂材料和电解质材料的开发与应用。

负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素之一，理想的锂离子电池负极材料应该能够容纳大量的锂离子，具有较高的离子电导率和电子电导率，以及良好的稳定性等。现阶段锂电池的负极材料以石墨为主，较低的比容量(372mah/g)已无法满足越来越高的使用要求。而硅具有很高的理论比容量(4200mah/g)和低的放电电压,是一种理想的锂电池的负极材料替代品。但硅负极材料也具有明显的不足:硅充放电过程中存在巨大的体积膨胀现象(3倍～4倍)，这使得负极在使用一段时间后将会粉化,活性材料与集流体的电接触减少，电池容量降低。固态电解液膜(sei膜)也会随硅负极体积剧烈变化而破裂并不断形成新的sei膜,不可逆的消耗锂离子，导致循环性能变差。另外,硅的导电性也远没有石墨好。为改善锂离子电池硅负极的性能,目前主要从硅材料纳米化和复合化方向进行突破。

碳纳米管(cnt)是由单层或多层石墨卷曲而成的一维管状纳米材料，基本单元为六边形碳环结构，直径约为5 nm，长度为10～20μm。按照石墨层数，可分为单壁cnt(swcnt)和多壁cnt(mwcnt)，其中mwcnt 的石墨层间距约为0.34nm。碳纳米管中的碳原子采用sp2杂化方式,离域的共轭大π键使碳纳米管具有极高的电子迁移率。cnt因其独特的性能(高比表面积、高电子电导率和稳定的一维结构)被认为是应用于锂电池负极的优异的导电结构材料。然而若碳纳米管单独用作负极材料,则会出现首次不可逆容量大、缺乏稳定的放电电压平台等不尽如人意的现象。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究（设计）的基本内容

将酚醛树脂、teos与羧基化多壁碳纳米管复合，碳化后生成碳/氧化硅/碳纳米管三明治结构复合材料，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：合成碳/氧化硅/碳纳米管三明治结构复合材料，然后对所合成材料进行表征；

第8 ——12周：将碳/氧化硅/碳纳米管三明治结构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. 刘欣,赵海雷,解晶莹,吕鹏鹏,王可,崔佳佳.锂离子电池sio_x(0lt;x≤2)基负极材料.化学进展,2015(04):336-348.

2. 郑典模,陈昕,郭红祥,刘巍巍.锂离子电池硅碳负极材料的制备及电化学性能研究[j].现代化工,2018,38(04):118-121 123.

3. 江志裕. 纳米材料在锂离子电池中的应用[a]. 中国电池工业协会.cbia2005中国国际电池学术交流会论文集[c].中国电池工业协会:中国电池工业协会技术服务委员会,2005:6.