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1. 研究目的与意义（文献综述）
随着科技的不断发展，人们生活水平的不断提高，社会对能源的需求不断增大。化石能源日益匮乏和利用化石能源带来的二次污染问题，使得寻找新一类绿色清洁的能源成为发展的必然[1,2]。目前已经发现的清洁能源有太阳能、氢能、风能、潮汐能和核聚变能等，其中，碱金属离子电池作为一类清洁的能量储存体系，具有能量密度高、无二次污染等优点，受到人们的持续关注。在过去的三十年里，锂离子电池（lib）由于具有高能量密度，无记忆效应，低维护费用，自放电少等优点，成为便携式电子设备和电动汽车最广泛使用的储能装置之一[3,4]。然而，面对日益增长的锂离子电池需求，锂资源正逐渐匮乏并且其在世界各地分布不均匀，这极大地限制了锂离子电池应用于大规模储能设备的潜力。由此，钠离子（sib）电池应运而生。钠与锂属于同一主族，具有相似的理化性质，因此钠离子电池与锂离子电池充放电原理基本相同。除此之外，钠具有来源广泛、含量丰富、价格低廉等优点，这为钠离子电池储能体系的商业化提供了可能性。从可持续发展战略看，开发新型钠离子电池是一种必然的趋势[5,6]。
铋位于元素周期表第Ⅴ主族，属于后过渡金属元素。金属铋具有极高的体积容量（386mah g-1），作为钠离子电池负极材料具有广阔的研究前景[7]。然而，在嵌/脱离子的过程中，铋电极体积膨胀严重和颗粒团聚，导致电极粉碎从集流体上脱落[8]。因此，实际条件下块状铋的循环寿命、实际容量和倍率性能大大降低，这严重限制了铋作为负极材料的应用前景。wang[9]等通过将六氟磷酸钠溶解在乙二醇二甲醚中，缓解了铋电极的体积膨胀的问题；lai[10]等使用气溶胶技术制备了均匀分散的碳包覆铋纳米球bi@c，增强了铋电极的导电性能和循环稳定性；yang[11]等氮掺杂碳包覆的核壳结构纳米球bi@n-doped c，提高了铋电极的循环寿命、倍率性能等，这些改性方法在一定程度上弥补了铋电极的缺陷，但没有从根本上解决铋电极体积膨胀和团聚的问题。
超薄层状纳米材料是一种新兴的纳米材料，通常，将片状横向尺寸大于100nm，厚度为寡原子层厚度（小于10nm）的二维材料称为超薄层状纳米材料[12,13]。超薄层状纳米材料由于其特殊的厚度与维度，具有超高的比表面积和表面活性。超薄铋纳米片作为钠离子电池负极，一方面，可以有效地减小离子扩散路径，这是由于在充放电过程中，离子可以在液相中直接迁移至活性位点反应，在固相中的扩散路径会大幅度降低，二维电子域作用使得电子不再受层间相互作用的干扰，也提高了导电率。另一方面，超薄铋纳米片比表面积大，极大地暴露了表面原子，有利于电解液离子在电极表面的反应，提高了铋电极的赝电容和倍率性能。研究表明铋纳米片的表面活性高，易发生团聚现象[14,15]。为实现稳定的可逆循环性能，本课题将铋纳米片与石墨烯复合，得到石墨烯-铋纳米片-石墨烯 “三明治”结构，石墨烯层限制了循环过程的铋纳米片的体积膨胀，防止铋纳米片的自团聚，并且提高了电极材料的导电性。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
样品制备：通过液相剥离法和机械球磨法，层状金属铋可以形成超薄纳米片。液相剥离法：在超声过程中，由于空化作用，层状结构的金属铋受到强大的拉应力，层间分子作用力减弱而被剥离成纳米尺度的片状材料。机械球磨法：金属铋分散在10%pvdf（pvdf：nmp=1：9）的溶液中，高粘性的pvdf吸附在铋颗粒表面，在球磨过程中，层状铋受到剪切力而被剥离成超薄铋纳米片。
改善性能：通过改进制备工艺、调整组成成分以及表面包覆等方法提升电极材料的储钠性能。
3. 研究计划与安排
1-3周：查阅文献，设计实验方案。
4-6周：完成开题报告，制备标准电池。
7-14周：优化基于无机材料的电池的性能，研究其稳定性。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 谢银斯，孙丁武，林维捐,et al. 钠离子电池负极材料研究进展[j].电源技术,2019,2:351-353.
[2] 王勇，刘雯，郭瑞，et al. 钠离子电池正极材料研究进展[j]. 化工进展,2018,8:3056-3066.
[3] yang zhao, lyudmila v.,et al. superior stable and long lifesodium metal anodes achieved by atomic layer deposition[j].advanced materials,2017,1606663.
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