一、项目背景
由于化石燃料的减少以及对清洁和安全能源的需求不断增长，为低排放或零排放电动汽车 (EV)、混合动力汽车(HEV) 提供动力，开发新一代电能存储的需求日益增加。在所有类型的电池中，锂电池因其理论能量/功率密度是所有固体电极中最高的，因此获得了科学家们的重视，并吸引了研究者们不断增长的科学兴趣。然而，由于树枝状锂的形成容易导致内部短路，导致电池的灾难性故障和不令人满意的循环寿命，因此很难在工业领域使用。最近，锂/钠离子电池（YIBs，Y=L 和 N），锂/钠硫电池（YSBs）和超级电容器（SCs）由于其长循环寿命、倍率性能和安全问题而引起了广大科研人员的更多关注。
本研究课题隶属于MIT媒体实验室的CD集团，课题组主要集中在先进复合材料和智能电子材料的研究，包括用于传感器和换能器的压电复合材料、用于储能的介电复合材料、用于多功能应用的导电复合材料以及柔性/可拉伸电子产品。
二、项目说明
面向对象：欲申请世界名校材料科学、化学、电子工程、能源科学等相关专业的高中生，大学生；
软性背景：化学、物理、材料、电子、能源等相关专业；
科研导师：MIT CD group in Media Lab材料工程研究科学家
科研形式：实地科研或者远程线上科研，导师授课+练习实战结合，完成课题学习、选题、研究实战及报告撰写。
phase 1：课题基础知识学习，课程+文献阅读
phase 2：确定研究课题，讨论研究思路以及研究进展
phase 3：汇报答辩+报告撰写
科研周期：实地科研：寒暑假期间，前往MIT大学校内，每期时长为4周（针对假期不足4周的同学，可采取实地+远程相结合的方式）；
三、项目/研究课题简介
研究课题：用于储能的一维纳米材料
关键词：储能，纳米材料，碳，原位 TEM
一维（1D）碳基复合纳米结构被认为是由于电极具有高导电性、良好的机械完整性和大表面积，因此有望用于先进电能存储系统，例如可充电电池和超级电容器。静电纺丝是一种简单、低成本、可扩展的技术，用于合成具有定制纳米结构和成分的一维碳基纳米复合材料。这些电纺碳质纳米材料不仅可以直接用作电极，还可以作为基材，具有负载金属、金属氧化物和硫等活性材料、提高循环时的结构稳定性和提高整个电极的导电性等优点。本项目面向对能源科学与技术以及电动汽车和混合动力汽车的储能装置感兴趣的学生。
四、课题大纲
本项目将重点介绍这些储能装置的结构和机理，并将展示静电纺丝参数和静电纺丝后处理对得到的电纺纳米复合材料的结构、成分和形态特征的影响。还将学习电纺碳基混合材料在锂/钠离子电池、锂/钠-硫电池和超级电容器中的新兴应用和当前发展。将寻求用于电化学反应研究的原位技术，例如原位 TEM（透射电子显微镜）。接下来，学习这些一维碳基混合电极当前面对的挑战和未来研究的结论和展望。在项目过程中，要求学生选择一个研究子课题并撰写课题报告。项⽬学习不局限于以下内容:
1、选择纳米材料用于能量收集和储存应用的标准
2、氢能：用于氢能发电的纳米材料
3、纳米发电机：纳米发电机的类型
4、储能，用于储能的纳米材料，储能的关键挑战，关键挑战的解决方案，储能类型
五、项目收获
◆ 深入学习该领域知识和研究方法，积累科研经历和经验；
◆ 完成学术科研报告或者科研论文；
◆ 优秀学员将获得导师推荐信，助力世界名校申请；
◆ 学术成果有机会在专业国际学术期刊或EI/CPCI国际会议收录发表；
◆ 积累学术领域人脉；
◆ 有机会参加校内的讲座/专家研讨/学术活动等。
相关资料：
