3D多孔结构LiMnPO4•LiVPO4F@石墨烯气凝胶复合物材料的构筑及电化学性能研究

批准号:
51502256
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
舒洪波
依托单位:
学科分类:
E0208.无机非金属能量转换与存储材料
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨立新、文芳、陈曼芳、付艳青、蒋妙玲
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中文摘要
LiMnPO4具有电压高和安全好等优点成为最具发展前景的高电压锂离子电池正极材料之一。然而,该材料差的导电性和结构不稳定导致其存在放电容量偏低、循环稳定性差、倍率性能不理想等关键问题,制约其规模化应用。本项目拟通过氮掺杂石墨烯气凝胶包裹LiMnPO4并交联,同时LiVPO4F掺杂,构筑3D多孔结构LiMnPO4•LiVPO4F@石墨烯气凝胶复合物材料。基于氮掺杂石墨烯气凝胶包裹改善导电性和表面结构稳定性,LiVPO4F掺杂稳定内部结构和改善本征导电性,两者耦合有效提高材料的导电性和稳定性,且LiMnPO4纳米晶和由氮掺杂石墨烯气凝胶交联构筑的3D多孔结构能缩短电子和Li+传输路径,从而改善其电化学性能。探讨材料组成、掺氮类型与电化学性能的内在关系,揭示3D多孔结构LiMnPO4•LiVPO4F@石墨烯气凝胶性能耦合及改善性能的机理,为高性能磷酸锰锂及其他正极材料发展提供新思路和技术依据。
英文摘要
LiMnPO4 has been recognized as one of the most promising high voltage cathode materials for lithium ion batteries, owing to its high voltage, excellent safety, etc. However, the poor conductivity and unstable structure of LiMnPO4, which result in low discharge capacity, poor cycling stability and unsatisfactory rate capacity is key to restricting its large-scale application. The project plans to construct 3D porous structures LiMnPO4•LiVPO4F@Graphene aerogel composites material via nitrogen doped grapheme aerogel wraping LiMnPO4 and corss-linking, and LiVPO4F doping. Based on the wraped nitrogen doped grapheme aerogel improves the conductivity and stability of surface structure, the dopping LiVPO4F stabilizes internal structure and increases the intrinsic conductivity, both coupling can obviously enhance the conductivity and stability of materials. Moreover, LiMnPO4 nanocrystal and 3D porous structure construct by cross-linked nitrogen doped grapheme aerogel is beneficial to shorten the distance of electron and Li+ transport. Therefore, it can improve the electrochemical properties. The internal relationship between composite of material, type of dopping nitrogen and electrochemical performance will be discussed. In addition, the performance coupling of 3D porous structures LiMnPO4•LiVPO4F@Graphene aerogel, mechanism of enhancing performance will be ascertained. Above works will provide new idea and technology support for the development of high electrochemical performance lithium manganese phosphate and other cathode material.
LiMnPO4具有电压高和安全好等优点成为最具发展前景的高电压锂离子电池正极材料之一。然而,该材料差的导电性和结构不稳定导致其存在放电容量偏低、循环稳定性差、倍率性能不理想等关键问题,制约其规模化应用。在本项目的支持下,探讨不同合成方法制备LiMnPO4纳米晶的生长机理,确定实验参数和纳米晶形貌、晶体结构和晶面取向生长的关系,构建纳米晶的可控制备技术体系;为了进一步改善材料的导电性,构筑多孔结构石墨烯复合材料,并探讨其合成机理,确定实验条件与材料微观结构、材料组成和孔结构的关系,构建精确控制技术;研究晶格缺陷、孔径尺寸、石墨烯组成与材料电子电导率和Li+扩散速率的内在关系,进一步分析多孔结构石墨烯复合材料性能耦合及其双重修饰改善材料性能的机理,阐明充放电过程中Li+嵌入/脱出的反应机理、电化学反应动力学及热力学机理。
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Nearly monodispersed LiFePO4F nanospheres as cathode material for lithium ion batteries
近单分散的LiFePO4F纳米球作为锂离子电池正极材料
DOI:10.1007/s10008-018-3905-3
发表时间:2018-02
期刊:Journal of Solid State Electrochemistry
影响因子:2.5
作者:Zhang Yuanyuan;Liang Qianqian;Huang Cheng;Gao Ping;Shu Hongbo;Zhang Xiaoyan;Yang Xiukang;Liu Li;Wang Xianyou
通讯作者:Wang Xianyou
DOI:10.1016/j.electacta.2018.04.157
发表时间:2018-06
期刊:Electrochimica Acta
影响因子:6.6
作者:F. Wen;Tu'an Lv;P. Gao;Bing Wu;Qianqian Liang;Yuanyuan Zhang;H. Shu;Xiukang Yang;Li Liu;Xian-you Wang
通讯作者:F. Wen;Tu'an Lv;P. Gao;Bing Wu;Qianqian Liang;Yuanyuan Zhang;H. Shu;Xiukang Yang;Li Liu;Xian-you Wang
Effects of Ni and Mn doping on physicochemical and electrochemical performances of LiFePO4/C
Ni、Mn掺杂对LiFePO4/C物理化学和电化学性能的影响
DOI:10.1016/j.jallcom.2016.03.065
发表时间:2016
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Yuan Hao;Wang Xianyou;Wu Qiang;Shu Hongbo;Yang Xiukang
通讯作者:Yang Xiukang
Ag nanoparticles promoted LiFePO4F nanospheres cathode with superior cycling stability for lithium-ion batteries
Ag纳米粒子促进LiFePO4F纳米球正极在锂离子电池中具有优异的循环稳定性
DOI:10.1016/j.jallcom.2018.04.075
发表时间:2018-06
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Zhang Yuanyuan;Lv Tu'an;Gao Ping;Shu Hongbo;Yang Xiukang;Liang Qianqian;Liu Li;Wang Xianyou
通讯作者:Wang Xianyou
A novel facile synthesis of hollow multi-component Li1.4Mn0.6Co0.2Ni0.2O2+delta spheres via controlling the porosity of precursor
通过控制前驱体的孔隙率,轻松合成空心多组分Li1.4Mn0.6Co0.2Ni0.2O2 δ球
DOI:10.1016/j.jallcom.2018.02.084
发表时间:2018
期刊:Journal of Alloys and Compounds
影响因子:6.2
作者:Wu Bing;Yang Xiukang;Zhang Yi;Yu Ruizhi;Gao Ping;Shu Hongbo;Liu Li;Wang Xianyou
通讯作者:Wang Xianyou
硫空位耦合阴离子掺杂层状金属硫化物的构筑及双向催化协同固硫机制研究
- 批准号:52172242
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59万元
- 批准年份:2021
- 负责人:舒洪波
- 依托单位:
层状金属硫属化物阴离子空位的调控及其高性能锂硫电池储能机制研究
- 批准号:2021JJ30659
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2021
- 负责人:舒洪波
- 依托单位:
国内基金
海外基金
