Solution-Based Fabrication of Coherent Nanocomposite Film Electrodes for Li-Ion Batteries

基于溶液的锂离子电池相干纳米复合薄膜电极的制造

基本信息

  • 批准号:
    1030048
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-08-01 至 2013-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research objectives of this award are (1) to develop environmentally benign strategies for the fabrication of coherent nanocomposite film electrodes consisting of pseudocrystalline transition metal oxides or transition metal phosphates uniformly coated with nano carbon, (2) to study film electrodes with electroactive materials away from thermodynamic equilibrium for much higher energy storage capacity with high power density, and (3) to achieve a better fundamental understanding of the dependence of crystallinity, nanostructures, and energy storage performance on the fabrication methods and parameters. Specific approaches include the deposition of homogeneous organic-inorganic nanocomposite films through water electrolysis induced co-precipitation or electrophoretic deposition, and the formation of coherent nanocomposite films consisting of pseudocrystalline electroactive materials uniformly coated with nano carbon through controlled pyrolysis and partial crystallization. If successful, this research will lead to the development of large-scale fabrication methods for coherent porous nanocomposite films readily available for thin film lithium-ion battery manufacturing, and the synthesis of film electrodes with greatly enhanced energy storage density and specific power as well as cyclic stability. This research will have impacts beyond the electrical energy storage materials, as the manufacturing methods can be directly applied in the fabrication of various organic-inorganic nanocomposite or hybrid films for other applications including, but not limited to, corrosion protection or wear resistant coatings, porous films for sensors, and catalysis. This research will greatly benefit both graduate and undergraduate students through introducing and attracting them to the field of sustainable clean energy materials and novel manufacturing strategies, and through fostering a positive culture among them that accepts, respects, and tolerates differences of others.
该奖项的研究目标是(1)开发环境友好的策略,以制备由均匀涂覆纳米碳的伪晶过渡金属氧化物或过渡金属磷酸盐组成的相干纳米复合薄膜电极;(2)研究电活性材料远离热力学平衡的薄膜电极,以获得更高的能量存储容量和高功率密度;(3)更好地从根本上了解结晶度、纳米结构和储能性能与制备方法和参数的关系。具体的方法包括通过水电解诱导共沉淀法或电泳法沉积均匀的有机-无机纳米复合膜,以及通过控制热解和部分结晶形成由均匀包裹纳米碳的伪晶电活性材料组成的共格纳米复合膜。如果这项研究成功,将有助于开发可用于薄膜锂离子电池制造的大规模共格多孔纳米复合薄膜的制备方法,并合成具有极大提高储能密度和比功率以及循环稳定性的薄膜电极。这项研究的影响将超越电能储存材料,因为该制造方法可以直接应用于各种有机-无机纳米复合材料或杂化薄膜的制备,用于其他应用,包括但不限于防腐或耐磨涂层、传感器用多孔膜和催化。这项研究将向研究生和本科生介绍和吸引他们进入可持续清洁能源材料和新的制造战略领域,并在他们中培养接受、尊重和容忍他人差异的积极文化,从而极大地受益于研究生和本科生。

项目成果

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  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 29.89万
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知道了