1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1研究背景
化学电源是一种将化学能转变为电能的装置，由于其具有充放电效率高，体积小等优势，被认为是非常理想的储能器件。二次储能电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。[1]其中，锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点[2]，已广泛应用于便携式电子设备（如手机、数码照相机、摄像机、笔记本电脑等）和电动工具等领域，并且逐步向电动自行车、电动汽车、新能源储能等领域拓展[3]。随着各种中小型便携式电子产品（手机、数码相机、手提电脑等）以及电动自行车的推广普及，新一代电动汽车及混合动力汽车的商品化开发，对锂离子电池的能量密度及性能提出更高的要求，特别是传统的碳系负极材料在比容量、比能量等方面已经不能满足下一代新型锂离子电池负极材料的需要，因此，开发新型高比容量、高稳定性、高安全性、长寿命、低成本的锂离子电池负极材料显得尤为迫切[4]。目前，已经实现商业化应用的锂离子电池负极材料局限于以石墨为代表的碳素材料，其最大理论比容量仅有372mah·g-1，已不能满足电池应用的要求[5]。硅具有高达 4200m ah的理论比容量和适中的脱嵌锂电位（0.02~0.6v vs.li/ li ），安全性高、成本低及环境友好等优点，成为极具应用前景的锂离子电池负极材料之一。然而，硅在循环过程中存在严重体积效应[6]，在电化学储锂过程中，每个硅原子平均结合4.4个锂原子后得到 li22si5合金相，造成材料的体积变化可达到300%以上[7]。 由巨大的体积效应产生的机械应力会促进电极表面微裂纹的产生和传播，使活性物质从集流体上逐渐破裂、脱落，从而丧失与集流体的电接触，造成电极循环性能迅速下降[8]；而且硅是半导体材料，本身的电子电导率低(6.7*10^-4 s·cm-1)， 从而限制了其应用领域[9]。通过对硅活性材料纳米化、复合化，改善硅活性材料结构，以缓冲硅的体积效应，维持电极的导电网络，提高电化学性能[3]成为了硅负极实用化研究的重点。基于此，开发能耗低、易操作、能够发挥硅基材料高比容量优势的负极制备工艺，有效抑制或缓解其在充放电过程中的体积效应，切实推进硅基材料作为锂离子电池负极的实用化进程，将会对新能源、新材料的开发以及缓解环境危机产生重要意义[10]。
1.2国内外研究现状
2. 研究的基本内容与方案
2.1主要内容
利用多巴胺对尺度小于100纳米的纳米硅材料进行碳包覆处理，形成氮掺杂碳包覆纳米硅。通过电化学测量方法，研究氮掺杂碳包覆的纳米硅材料作为锂离子电池负极的能量密度，功率特性和循环性。
2.2研究目的
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：利用多巴胺对纳米硅进行碳包覆处理，对所形成氮掺杂碳包覆纳米硅材料进行表征；
第8 ——11周：利用电化学方法检测该材料作为锂离子电池负极的能量密度，功率特性和循环性等；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 吕鹏鹏. 锂禺子电池氧化硅基复合负极材料的制备和电化学性能研究[d].北京：北京科技大学材料学院，2014：1
[2] brandt k. historical development of secondary lithium batteries[j]. solid state ionics, 1994, 69(3–4): 173-183
[3]高鹏飞.锂离子电池硅基复合负极材料的制备及电化学研究[d].上海：上海交通大学化学化工学院,2013:1-8
