① 在硅碳材料制备实验中,以坡缕石为硅源,海藻酸钠为辅助烧结剂和碳源,如选择制备工艺1,即先碳包覆、后镁热还原硅,且碳包覆工艺参数选取800℃×4h、镁热还原参数选择750℃×4h时,则可得到具有良好电化学性能的蛋黄蛋壳结构硅碳纳米复合材料。若加热温度过低、则碳化或还原不彻底;反之则已形成杂质副产物。碳化或镁热还原时,需氮气或氩气保护。
② 在高精密仪器设备操作过程中中,样品准备、进样均需严格按照操作规程进行,否则为操作错误,在实际操作中很可能造成设备的损坏。
③ 在器件组装与性能测试环节,电池组装需严格按照操作规程进行;同时,扣式电池装配前,必须称量并计算电极片上硅碳复合材料的质量;并对每一个材料装配至少3块电池,性能测试结果取平均值。
④ 预习报告中,应体现锂离子电池工作原理、电极材料关键指标、材料组成与结构的基本表征手段、常见电化学性能测试的基本方法等相关内容。
⑤ 实验报告中,应体现如下结论:
A、硅碳电极材料的形态、尺寸和复合结构对其电化学性能影响巨大,纳米尺寸的蛋黄蛋壳结构硅碳电极材料具有更优的循环稳定性。
B、材料的形态、尺寸和复合结构可以通过材料制备工艺过程及参数优化来进行调控。
C、采用镁热还原方法从坡缕石中还原得到纳米硅的最佳工艺;镁热还原和碳化温度对产物的纯度和尺寸有较大的影响。
虚拟仿真实验设计过程中,基于100组以上真实实验数据,构建电极材料组成与结构、比容量和循环稳定性对于制备工艺、镁热还原温度、碳化温度的近连续变化函数,并可在给定区间内任意连续数值得到实验结果,以满足每个学生的实验结果差异性,并正确反映真实实验的数据变化规律,最大程度地重现真实材料制备及电化学性能实验数据测量过程和结果。