1. 研究目的与意义
在经济高速发展和资源供给矛盾突出的大环境下，锂离子二次电池作为新一代储能设备的主要代表，其具有高电压、高比能量、安全性能好等优点。锂电池负极材料是存储锂离子的主体之一，是决定锂电池性能的主要因素，锂电池负极材料一般影响电池循环性能、能量密度等。锂电池负极材料在充电时嵌入锂离子，放电时脱出锂离子。目前，锂电池的正极材料其理论容量不超过300mah/g，其实际容量不超过160mah/g，未来研究正极的比容量的可提升空间非常狭小，几乎已经达到了峰值，所以未来的研究重心主要在研究负极材料以提升锂离子电池的性能。锂离子负极材料一般由无定型碳材料、石墨化碳材料、硅基材料、新型合金、氮化物等为原料组成。好的负极材料需要具有优异的电导率、优良的循环稳定性、脱出和嵌入锂反应可逆程度高以及使用寿命长。除此之外，为了锂电池的商业用途，还需要考虑尽可能低的成本。
si/c复合材料一般作为锂电池的负极材料使用，si在自然界的存储极其丰富且十分容易开采获取，是已知的最高理论比容量材料，高达4200 mah/g，远远高于目前的商用石墨负极材料。硅目前主要存在两个问题，一是硅导电性较低，尤其是高纯硅几乎不导电。二是硅在导电过程中极易发生体积胀大。石墨虽然比容量只有硅的十分之一不到（372 mah/g），但其电化学性能稳定且导电性强，弥补了si导电性低，充放电时体积会急剧膨胀到原体积的300%，导致材料胀大破裂、电极材料粉化、脱落等缺点。有关资料显示，与现有的正极材料相匹配，负极材料的可逆比容量在1200mah/g以内增加对锂离子电池的能量密度有显著的提升。因此以c为主体，添加20%以内的硅进行修饰可以满足商业上对于高能量密度电池的需求。c材料常被用作电池复合负极材料的“缓冲基体”。由si/c复合材料作为的电池负极既拥有良好的导电能力，又能兼顾最大化的储电能力。电动汽车正是采用了在人造石墨中加入10%硅基材料，使电池容量达到550 mah/g以上，电池能量密度达300 wh/kg。
如今市面上的商用锂电池已无法满足人们日益增长的使用需求，人们追求更大容量、更长使用寿命、更稳定的电池。锂离子电池是一种浓度差电池，充电时正极贫锂、负极富锂，放电时正极富锂，负极贫锂。锂离子电池的充放电过程是电子在外电路的往返运动，锂离子在内电路的运动在正负极上反复的脱出与嵌入。因此也被人们形象的称为“摇篮式电池”。
2. 研究内容和预期目标
调研不同结构和维度的si/c复合材料并研究其电化学应用。具体内容如下：
(1)调研硅/碳复合材料的制备手段以及国内外研究进展；
(2)调研纳米硅颗粒与零维结构、1d结构、2d结构、3d结构的碳复合材料的制备方法以及所得材料的性能；
3. 研究的方法与步骤
本实验使用的方法和步骤如下：
(1) 调研纳米硅/碳复合材料的研究进展，包括国内外研究现状及其应用
(2)研究纳米硅/碳复合材料的不同制备方法，总结得出较优的制备路线。
4. 参考文献
[1] joshua edwin vines.the effect of carbon and silicon-based additives on the hydrogenstorage properties of lithium borohydride [d].university ofbirmingham.2016.
[2] f.h.du, k.x. wang, j.s.chen.strategies to succeed in improving the lithium-ion storage properties of silicon nanomaterials[j].j.mater.chem.a. 2016.4(1):32-50.
[3] x. liu, c. giordano,m. antonietti.a molten-salt route for synthesis of si and ge nanoparticles: chemical reduction of oxides by electrons solvated in salt melt[j]. j.mater.chem.a., 2012, 22(12):5454.
5. 计划与进度安排
(1) 第1周~第4周，查阅资料，研究纳米硅/碳复合材料的研究进展，准备开题报告；外文论文翻译，论文前言部分的撰写；
(2) 第5周~第8周，完成研究纳米硅与不同维度的碳复合形成的材料性能对比，完成论文绪论部分；
(3) 第9周~第12周，查阅资料，研究纳米硅/碳复合材料的电化学应用，进行文献调研；
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