1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，电化学电容器不仅在智能手机，手提电脑等移动电子设备中应用十分广泛，在为新能源汽车提供燃料方面也受到重视，双层电容器(edlcs)的优点在于它的高电量和半永久的循环寿命。然而，在与锂离子电池等其他能量存储装置相比时，双层电容器又暴露出它能量密度低的缺点^[1]。锂离子电池因其具有能量密度大、开路电压高、循环寿命长及无污染等优点, 已成为便携式电子产品中最广泛采用的二次电池^[2-3]。为了满足实际应用需求，对锂离子电池的能量密度、功率密度、循环性能及安全性等技术指标的要求也在不断提升。在这种形势之下，以钴酸锂为正极、石墨碳为负极的传统锂电池体系已经难以满足日益增长的多元化需求，各种新型正负极替代材料被广泛研究^[4]。

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(4004mah/g）^[5]和较高的嵌锂电位（0.2vvs.li/li ）。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%）^[6]，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^[7]。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^[3]。所以通常被认为是si基材料中极具前景的电池负极材料。

nafion是一种以磺化四氟乙烯为基础的含氟聚合共聚物，已广泛应用于伏安分析、传感器、电催化分析和色谱分析等分析化学领域^[8]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究（设计）的基本内容

合成氟掺杂碳包覆的纳米氧化硅复合材料，将它作为的负极同高比表面活性炭组成锂离子混合电容器，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：合成氟掺杂碳包覆的纳米氧化硅复合材料，并进行表征；

第8 ——12周：将氟掺杂碳包覆的纳米氧化硅复合材料与高比表面活性炭材料组成混合电容器，利用电化学方法检测该体系的容量、功率和循环特性；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]morihiro saito,,kojiro takahashi,kimie ueno, and shiro seki,electrochemical charge/discharge properties of li pre-doped si nanoparticles for use in hybrid capacitor systems,journal of the electrochemical society, 163 (14) a3140-a3145 (2016)

[2] tarascon j m, armand m. issues and challenges facing rechargeable lithium batteries. nature, 2001, 414: 359-367.

[3]li h, wang z x, chen l q, et al. research on advanced materials for li-ion batteries. adv. mater., 2009, 219(45): 4593-4607.

[4]khalil amine,gleb yushin,linda f.nazar, jaephil cho, and peter g.bruce.challenges facing lithium batteries and electrical double-layer capacitors angew. chem. int. ed. 2012, 51, 2–33