基于四酮化合物的高稳定性有机阴极材料设计开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：低成本大规模储能是若干新能源重大应用（如光电场、风电场、智能电网等）中急需解决的关键技术。二次电池作为简单高效的储电系统，被视为大规模、分布式储能的主流发展方向。钠离子电池被认为是极具发展潜力与应用前景的储能电池体系1。

目前，钠离子电池正极材料主要为含过渡金属元素的无机物，如层状naxmo2(m＝co, ni, fe, mn, v)，聚阴离子型和普鲁士蓝类化合物2。然而，过渡金属元素资源有限，对环境存在潜在的污染风险，不适合长期大规模应用。因此，开发资源丰富、成本低廉的电极材料体系是储能用钠离子电池的重要发展方向。

与无机电极材料相比，有机电极材料有明显优势。首先，有机电极材料由天然丰富的碳（c）、氢（h）、氧（o）、氮（n）、硫（s）等轻元素构成，许多有机正极材料可从生物质中获得，或在低于200 oc条件下合成；其次，有机电活性分子结构高度可调，可通过分子结构设计调控反应的电极电势、反应容量、以及动力学性质；再次，不同于无机电极材料中的嵌入脱出电化学储能机理，有机电极材料依靠官能团的氧化还原反应进行储能，对离子的选择性不太苛刻，原则上比无机晶格更有利于用作储钠反应的骨架结构.

2. 研究内容和预期目标

本课题的研究内容包括以下几点：

本论文拟研究不同结构的对苯醌类化合物作为钠离子电池正极材料的电化学性能。拟考察对苯醌、二氨基对苯醌、四氨基对苯醌以及4-氨基-5，10-二氢吩嗪 1，4，6，9四酮化合物在结构、形貌上的区别，以及它们在储钠性能方面的区别，研究储钠反应机理。

具体研究内容包括：

3. 研究的方法与步骤

电池测试：

1） 按照比例称量药品，研磨后加入粘结剂放在称量纸上擀膜.

2） 放入烘箱内抽真空，干燥6小时.

4. 参考文献

1. hirsh, h. s. et al. sodium‐ion batteries paving the way for grid energy storage. adv. energy mater. 10, 2001274 (2020).

2. yang, c., xin, s., mai, l. amp; you, y. materials design for high-safety sodium-ion battery. adv. energy mater. 11, 2000974 (2021).

3. yin, x. et al. recent progress in advanced organic electrode materials for sodium‐ion batteries: synthesis, mechanisms, challenges and perspectives. adv. funt. mater. 30, 1908445 (2020).

5. 计划与进度安排

(1)第1-3周：查阅资料，制定实验方案与计划，准备开题报告；外文论文翻译，论文前言部分的撰写；

(2)第4-5周：对原料进行xrd、sem等进行表征；

(3)第6-11周：对不同对苯醌化合物的储钠电化学性能，包括充放电、循环、倍率性能进行表征。研究它们的储钠反应机理；