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1、参照以下提纲撰写，要求内容翔实、清晰，层次分明，标题突出。（一）立项依据与研究内容（4000-8000字）： 1项目的立项依据（研究意义、国内外研究现状及发展动态分析，需结合科学研究发展趋势来论述科学意义；或结合国民经济和社会发展中迫切需要解决的关键科技问题来论述其应用前景。附主要参考文献目录）；近些年由燃烧石油及煤炭过度排放二氧化碳等有害气体成为我国城市大气环境PM2.5主要污染源，严重地威胁着城市居民的身体健康。不仅如此，废气的长期累积导致了全球气候异常，其中频繁出现的干旱使世界各国对粮食供应充满危机感；而全球石油资源的逐渐枯竭，也迫使人类寻求替代新型清洁能源技术，减缓二氧化碳排放过度，有
2、效措施之一是发展智能电网和电动车产业。大规模发展智能电网和运行电动车可大大减少废气排放总量。而智能电网和纯电动车发展受制于二次电池。其中锂二次电池以其工作电压高(3.2 V3.6V，是镍氢电池的三倍)、体积小(比镍氢电池小30%)、质量轻(比镍氢电池轻50%)、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长、无污染、自放电小、应用温度宽（-20 50）和具有成熟工艺等优点成为移动通信电源市场主体。锂二次电池由正极、负极和电解液三个部分组成，负极材料决定着锂离子电池的储能容量和安全性。负极材料一直是锂二次电池的“短板”。据能源研究机构IDC Energy Insights估计，未来5年全球用于智能电网和电动
3、车的锂二次电池规模将会迅速增长。美欧西方发达国家在智能电网和电动车领域激烈竞争，其中关键是提高锂二次电池的性能，而负极材料是动力电池的瓶颈。目前，锂二次电池所用负极材料为碳材料，理论容量为372mAh/g，且其电位低(0.1V Li vs.Li+)，有可能生长锂枝晶，刺穿隔膜导致电池短路燃烧爆炸的潜在危险。其它所研究的负极材料有各类合金和化合物，其容量和循环周期都有不同程度的缺陷。比如硅，理论容量高达4200mAh/g，但10个循环周期后，即急剧衰减到起始容量的10%以下。钛酸锂的寿命长，但容量只有175 mAh/g。研究新型安全稳定大容量的锂二次电池负极材料成为行业发展重点。纳米掺氮碳化硅S
4、iC(N)是一种新型纳米材料，耐高温、耐腐蚀和耐苛刻环境。它的容量达到1200 mAh/g，适宜作锂二次电池负极材料。所谓掺氮碳化硅，指纳米碳化硅材料在制备的过程中进行氮的有效掺杂（氮原子重量百分比介于0.1- 0.9 %），产生晶格缺陷及晶格变形，这些缺陷及晶格形变可造成锂离子迁移通道，形成碳化硅储锂结构。这是因为碳化硅晶格坚固，不容易形成锂离子通道，储锂容量小，通过掺氮制备工艺，增加其储锂容量。本课题着重于研究纳米掺氮碳化硅负极材料的可控规模化制备技术及其锂二次电池。 本实验室对这一材料制备及其在锂二次电池领域中的应用进行了长期的探索。本课题组委托锂离子电池厂家北京宏福源科技公司对这一材料
5、进行测试证实，其首次放电容量达到1200 mAh/g,90次循环后容量保持在800 mAh/g,在充放电电压0 - 2V下循环周期可达1000次以上。这应该是锂二次电池负极材料研究的重大进展，基于此的动力电池将有力推动储能和电动车电源的发展。这种材料研究是本实验室独有的。查新文献显示本研究是无重复性的。2项目的研究内容、研究目标，以及拟解决的关键科学问题（此部分为重点阐述内容）；2.1主要研究内容：j 大容量长寿命掺氮碳化硅纳米材料的规模化可控制备系统研究掺氮碳化硅纳米材料制备、表征和性能，探究掺氮碳化硅纳米材料晶体生长条件、掺杂技术、材料晶化度与其作为锂二次电池负极材料的倍率充放电性能、容量
6、和循环动力学特性的相互制约作用机理，调控纳米掺氮碳化硅的容量和循环周期，获取高效低成本规模化制备高容量、长寿命掺氮碳化硅技术。k 掺氮碳化硅纳米材料的特征演化及其循环动力学特性的表征基于X-射线衍射技术表征材料的化学结构，获取组成原子空间构型信息，构建原子之间的排列方式；以拉曼光谱研究纳米晶体的多型和晶化度，以同位素辐射技术探测掺氮碳化硅中硅原子和碳原子的同位素构成和分布，结合高分辨率TEM电镜及原子力显微镜观察纳米晶体的维度、形貌、缺陷及晶格像，分析维纳电极的表/界面形貌，深入了解材料的表/界面结构。 l 掺氮碳化硅纳米晶体插/脱锂过程中的晶格弹塑性形变恢复力稳定性评价构造单纳米线晶体锂二次
7、电池（Li/Li+作为对电极），原位观察倍率充放电过程中电极单纳米晶体插脱锂时晶格的弹塑性形变规律性，计算其体积变化量，探索纳米材料的首次容量损失原因，提出有效的表面修饰技术，降低容量损失，评估其弹塑性形变恢复力稳定性，探讨改善纳米材料的容量和循环特性的微观机理。构造纳微多维结构电极，原位观察其倍率充放电过程中电极的稳定性与电极组成、SEI（solid electrolyte interphase）膜形成与稳定性、放电平台、纳米添加剂（粘接材料）等和倍率充放电关联机制，加强高容量的保持性，延长电极寿命。m 基于大容量长寿命掺氮碳化硅纳米材料的纳微电极构造及其新电池体系机理探索探索电极与溶液界面
8、的基本物理化学反应，探索维纳负极材料高功率放电的微观机理和动态模型，实现安全、高容量、长循环周期、倍率充放电、高能量密度和高功率密度特性的途径；探索由新的安全大容量、长循环周期的负极材料构建的储能和电能/化学能互相转化的电池体系的新原理和新技术。掺氮碳化硅纳米材料的主要放电平台比碳高，不易燃烧，可以进行更高电压的充放电，选择正极材料和电解液，构建新型掺氮碳化硅纳米材料负极的锂二次电池体系，研究电池的工作电压和放电制度与纳微电极的纳米材料中微观粒子输运关联的机理，厘清高功率放电及电池失效的微观机制，提高功率密度延长寿命；研究电池中掺氮碳化硅纳米材料的纳微结构电极的内阻产生的机制，探索降低内阻的新
9、途径；提出新电池体系的构建原理、结构设计、热扩散及管理和安全评估等基础要素。3拟采取的研究方案及可行性分析（包括研究方法、技术路线、实验手段、关键技术等说明）；以氮化硅碳的晶体结构为中心探索结构演变导致的储锂变化，从而探索其容量变化和循环周期与氮化硅碳晶体微观结构之间的关联，实现氮化硅碳安全稳定大容量储锂。4本项目的特色与创新之处；2.2 创新点：j 理论上阐明掺氮碳化硅纳米材料高容量长寿命嵌脱锂机制，通过微观结构观察，分析纳米材料的生长机制和储锂机制、容量和循环特性之间的关联性，确定高效低成本高容量长寿命纳米材料的制备技术。k 发展纳米掺氮碳化硅材料的修饰及纳微结构电极构造的理论方法，开发大
10、容量长寿命稳定的纳微结构电极构造技术。研究电极首次容量损失的机理，降低纳微结构电极的复杂性。 l 阐明大容量、稳定和安全掺氮碳化硅负极锂二次电池体系的新原理和新技术特征，探索其要素间关联性，构建新型锂二次电池，安全性满足国家标准或规范。5年度研究计划及预期研究结果（包括拟组织的重要学术交流活动、国际合作与交流计划等）。（二）研究基础与工作条件1工作基础（与本项目相关的研究工作积累和已取得的研究工作成绩）；张洪涛，男，50岁，湖北工业大学电气与电子工程学院通信工程系教授，纳米电子技术与微系统实验室主任。华中科技大学电子科学与技术系微电子学与固体电子学（工学）博士。长期从事物质结构、材料科学与工程
11、、通信工程和电子科学与技术领域的教学工作与科学研究，侧重于纳米晶须和纳米薄膜材料的生长、表征及其光电性质研究工作。近几年来先后参加和承担国家自然科学基金“大深度智能型潜艇快速上浮脱险系统虚拟样机研究与机理仿真” （项目批准号：，2010年1月-2012年12月，结题，排名第三）”，教育部重点科技项目“新型MOSFET功率器件研究，编号：，”（2006年1月-2008年12月,结题）, 教育部回国留学人员科研启动基金“新型MESFET功率器件研究”（2006年1月-2007年12月，结题）, 湖北省教育厅重点科技项目“新型MOSFET大功率密度器件研究，D”(2006年1月-2007年12月，结
12、题,组织鉴定）,承担武汉市重点攻关项目“纳米碳化硅晶须粉体的中试研究” (鉴定，2000年1月-2002年7月)，该项目取得国际先进水平的科研成果 (成果号WK)并获得2006年湖北省和武汉市科技进步三等奖各一项，承担湖北省教育厅重大项目“随机激光及其应用，2001z0407”项目，（2001年1月-2008年9月，结题）等，参加国防科工委国防预研基金“液晶微棱镜及其应用2000J243JW15（2000年1月-2002年8月，结题，项目完成人）”，参加湖北省自然科学基金“纳米晶掺氮镓/碳化硅固溶体薄膜的淀积和光电性质研究”（1999年1月-2002年7月，结题，项目完成人）等。申请者近期共发
13、表论文40余篇（SCI收录3篇、EI收录9篇）。2003年-2004年在德国KARLSRUHE电子信息学院进行为期一年的访问研究，进行纳米材料及MOSFET器件研究。2工作条件（包括已具备的实验条件，尚缺少的实验条件和拟解决的途径，包括利用国家实验室、国家重点实验室和部门重点实验室等研究基地的计划与落实情况）；条件已经具备。3承担科研项目情况（申请人和项目组主要参与者正在承担的科研项目情况，包括国家自然科学基金的项目，要注明项目的名称和编号、经费来源、起止年月、与本项目的关系及负责的内容等）；4完成国家自然科学基金项目情况（对申请人负责的前一个已结题科学基金项目（项目名称及批准号）完成情况、后
14、续研究进展及与本申请项目的关系加以详细说明。另附该已结题项目研究工作总结摘要（限500字）和相关成果的详细目录）。无。（三）资金预算说明购置单项经费5万元以上固定资产及设备等，须逐项说明与项目研究的直接相关性及必要性。（四）其他需要说明的问题在当今的科学发展飞速的新时代，越来越多的高科技开始运用于我们的学习、工作和生活当中。科技，已成为我们走向高质量生活的一座桥梁，一根绳梯。of vision. 3, build, fitting in with the urban master plan in Yibin city rapid rail transit long term network,
15、as well as the vision of Yibin city, and future development of rail transit network. 4, Yibin city, preliminary rail traffic levels service levels, system model, and technical standards. 5, to ensure that network can be implemented. 6, stable conditions for planning and supporting of Yibin city trac
16、k traffic construction and formation of rail transit industry, provide conditions for the start-up and development of rail transit in Yibin city. 1.7 technical course technology is the projects research program and research ideas. Technology reflects the various stages in the process, logical relations between various levels, research, techniques and phases. Netwo
