强磁场下钠离子电池负极材料的结构控制及一体化电极制备

批准号:
21701022
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
袁双
依托单位:
学科分类:
B0502.无机功能材料化学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱晓伟、王连钰、周磊、吴顺、段晓
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中文摘要
设计和制备具有高效储能、低成本、环境友好的电极对钠离子电池的发展有重要的科学意义和应用价值。然而,传统的电池因电极材料尺寸较大、与集流体接触不紧密等原因,不利于电子传输和电解液浸润,严重制约了钠离子电池容量和倍率等性能的发挥。因此,必须借助新方法、新途径开发新型的电极以提高钠离子电池的性能。本项目在纳米技术的基础上,采用水热法和强磁场技术协同作用,在金属集流体上生长过渡金属氧化物纳米结构一体化电极。通过调节磁感应强度,控制水热条件下纳米材料的形貌与生长取向,确定强磁场对纳米电极的形核、生长和最终形貌的影响,明确强磁场在纳米材料结构演化以及调控形貌和结构的作用机理。通过不同形貌、取向的电极材料在钠离子电池中的性能,揭示不同形貌和取向材料的电化学反应机制。本项目将力求探索出一条设计和构筑高性能低成本纳米结构一体化电极的新途径,为提高钠离子电池的性能,旨在促进其研究和开发提供科学依据。
英文摘要
The design and fabrication of high energy, low cost and environmentally friendly electrodes has great scientific significance and practical value for the development of (Na-ion batteries) NIBs. However, due to the large size of the electrode materials and electrode materials not closely contact with current collector in traditional batteries, which seriously restrict their capacity and rate capability in NIBs. Therefore, new methods or new strategy must be developing to improve the performance of NIBs. This project is based on nanotechnology, aim to fabricate an integration electrode which is obtained by transition metal oxide nanomaterials grown directly on a flexible current collector by the synergistic effect of hydrothermal method and high magnetic field technology, can enhance the stability of the materials structure and morphology. By adjusting the magnetic field strength to control the morphology and growth orientation of nanomaterials in hydrothermal conditions, and further determine the effect of high magnetic field on nucleation and growth of nanomaterials. Ensure the regulation of high magnetic field effect of on morphology and structure evolution and reveal the electrochemical reaction mechanism of different morphology and different grown orientation electrode in NIBs by the difference performance. The success of this project will open a new avenue to design and fabricate high performance nanostructure integrated electrode for NIBs and promoting their research and development.
可充电电池已经被广泛应用于便携终端产品,并将成为电动汽车和大规模储能系统用电源的首要选择,未来将得到空前的发展。但现有储能锂、钠离子电池电极材料容量低,寿命短。为此,需要开发新材料、新工艺、新结构等提高储能电池的性能。围绕这一目标,申请人开展了磁场下新型储能电池材料的结构设计及可控制备的相关研究。研究了磁场对二氧化锡、钼酸铋一体化电极形貌和结构的影响,考察了磁场对不同磁性金属有机框架材料形貌和结构的影响效果及电化学性能的差异。针对电极材料容量低、安全性差等问题,开发了新型层状结构钼酸钠作为双电极材料,研究了热处理、结晶水等条件对材料结构的影响;针对电池正极材料资源短缺及价格昂贵等问题,开发化学镀法钴酸锂正极材料中金属钴的回收工艺,考察了溶液环境对回收效率的影响;针对未来对柔性储能器件的需求,开发了以棉布为基底的柔性、高导电性集流体及负极材料,实现了高容量、稳定的电池性能;针对电池负极材料容量低、充放电缓慢的问题,开发了高导电性、高容量负极材料,实现了可快速充电的锂离子电池负极性能。发表SCI检索论文8篇,其中第一标注论文7篇,申请国家发明专利2项,参编教材1部。参加学术会议14次,获得省部级自然科学一、二等奖各1次,培养硕士毕业生2名,培养本科毕业生7名,入选第四届中国科协“青年人才托举工程”,入选首届辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Utilization of electroless plating to prepare Cu-coated cotton cloth electrode for flexible Li-ion batteries
利用化学镀制备柔性锂离子电池用镀铜棉布电极
DOI:10.1007/s12598-020-01582-3
发表时间:2020-09
期刊:RARE METALS
影响因子:8.8
作者:Wu Shun;Shi Mai;Han Zhendong;Li Shuang;Pan Yuting;Yuan Shuang;Wang Qiang
通讯作者:Wang Qiang
A novel layered birnessite-type sodium molybdate as dual-ion electrodes for high capacity battery
一种新型层状水钠锰矿型钼酸钠作为高容量电池双离子电极
DOI:10.1016/j.electacta.2020.137229
发表时间:2020-12-10
期刊:ELECTROCHIMICA ACTA
影响因子:6.6
作者:Li, Xuhai;Wang, Zhiqiang;Wang, Qiang
通讯作者:Wang, Qiang
Nitrogen-Doped Graphene-Buffered Mn2O3 Nanocomposite Anodes for Fast Charging and High Discharge Capacity Lithium-Ion Batteries
用于快速充电和高放电容量锂离子电池的氮掺杂石墨烯缓冲Mn2O3纳米复合阳极
DOI:10.1002/smll.201903311
发表时间:2019-11-14
期刊:SMALL
影响因子:13.3
作者:Yuan, Shuang;Chen, Weibin;Wang, Qiang
通讯作者:Wang, Qiang
A thermoelectric generator and water-cooling assisted high conversion efficiency polycrystalline silicon photovoltaic system
温差发电及水冷辅助高转换效率多晶硅光伏系统
DOI:10.1007/s11708-020-0712-1
发表时间:2020-12
期刊:Frontiers in Energy
影响因子:2.9
作者:Liu Zekun;Yuan Shuang;Yan Yi;Li Guojian;Wang Qiang
通讯作者:Wang Qiang
DOI:https://doi.org/10.1007/s11708-020-0712-1
发表时间:--
期刊:Frontiers in Energy
影响因子:2.9
作者:Liu Zekun;Yuan Shuang;Yan Yi;Li Guojian;Wang Qiang
通讯作者:Wang Qiang
Ni2P/泡沫镍一体化电极析氢性能的磁场增强机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:袁双
- 依托单位:
国内基金
海外基金
