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基于动力锂离子电池使用的中间相沥青炭微球的制备及性能调控
结题报告
批准号:
U1610252
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
295.0 万元
负责人:
宋怀河
依托单位:
学科分类:
E0203.碳素材料与超硬材料
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘朗、宋燕、马兆昆、张冬卿、田晓东、曹斌、石利泺、张苏、张小廷
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中文摘要
山西拥有丰富的煤炭资源,其深加工、高附加值利用日益引起关注,成为省科技发展的重要战略。本课题将基于山西地区丰富的煤焦油沥青资源,着眼于动力锂离子电池电极材料的性能要求,在充分考察山西煤沥青资源分布、组成、结构的基础上,开展适于动力锂离子电池使用的沥青基中间相炭微球材料的设计、制备、结构调控和性能研究,揭示沥青经一步乳化-液相炭化反应转化为高性能球型炭材料的工艺参数、机制和规律,探讨外来添加物质如纳米碳管和石墨烯对沥青聚合反应、中间相沥青炭微球形成、颗粒大小、分布、形貌、结构及储能性能的影响,获得高可逆容量、高倍率性能和良好循环稳定性的、适于动力锂电池使用的中间相炭微球的先进制备技术和形貌/结构控制方法,解决沥青制备储能用炭材料过程中的关键科学问题,实现煤化工企业副产物资源的高附加值利用,延伸产业链,促进山西优势资源的高效合理利用。
英文摘要
There are abundant coal source in Shanxi province. How to utilize effectively this resource with high additional value has gained great attention and become an important strategy in Shanxi province. This project aims to the design, preparation and energy-storage performance of mesocarbon microbeads (MCMB) for power lithium-ion batteries based on the abundant coal tar pitch in Shanxi. The processing parameters, formation mechanism and regularity of MCMB from coal tar pitches via the one-step emusion-polycondensation in an inert gas atmosphere will be revealed, and the effects of additives such as carbon nanotubes and graphene on the polycondensation of coal tar pitch, morphology, structure and Lithium-storage property of MCMB will be investigated in detail. New approach for the production of mesocarbon microbeads with high specific capacity, high-rate performance and long cycle ability will be developed for the application of power Lithium-ion batteries. The key scientific problems in the preparation of carbon materials from coal tar pitches will be resolved. These research results will be beneficial for the utilization with high efficiency and high value of coal tar pitch resource in Shanxi, and improve the processing techniques for coal tar pitch.
本项目着眼于锂离子电池高性能炭基负极材料的设计,在山西煤沥青资源调研和组成结构及热解行为研究的基础上开展了中间相沥青炭微球(MCMB)的新制备方法研究,考察了乳化聚合一步法、气相热解、溶剂热等制备工艺对MCMB形成和转化的影响,优化出具有应用前途的一步乳化法和气相热解法,揭示出沥青经一步乳化-液相炭化反应转化为高性能球型炭材料的工艺参数、机制和规律,获得外来添加物质如炭黑、石墨烯和POSS等对沥青聚合反应、MCMB形成、转化、颗粒分布、形貌、结构及储能性能的影响规律,发明具有高可逆容量、高倍率性能和良好循环稳定性的、适于动力锂电池使用的中间相炭微球的先进制备技术和形貌/结构控制方法,解决了沥青制备储能用炭材料过程中的一些关键科学问题,为实现煤化工企业副产物资源的高附加值利用,延伸产业链,促进山西优势资源的高效合理利用打下基础。.项目取得如下创新性研究成果:发明一步乳化成球-聚合-稳定化方法,实现MCMB的简单快速制备;获得外来添加物对中间相形成和转化的影响规律,为中间相的形貌结构调控提供指导;获得直接气相热解法制备炭微球的新方法,制备出碳片层沿球心取向的微米级洋葱型炭材料,实现规模化生产,用于锂离子电池负极材料时该材料显示出高的循环稳定性、良好倍率性能和低温性能;揭示出MCMB形貌结构尤其是片层排列方式对其储锂性能的影响规律,为MCMB的结构设计及在锂离子电池方面的应用提供技术基础。发表SCI论文40篇,获得授权专利4件,申报10件。
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
DOI:--
发表时间:2020
期刊:新型炭材料
影响因子:--
作者:许蕾;王相君;宋燕;宋怀河
通讯作者:宋怀河
Two-pot synthesis of one-dimensional hierarchically porous Co3O4 nanorods as anode for lithium-ion battery
两锅法合成一维分级多孔Co3O4纳米棒作为锂离子电池负极
DOI:10.1016/j.jallcom.2017.12.001
发表时间:2018-02-25
期刊:JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:6.2
作者:Li, Xiao;Tian, Xiaodong;Liu, Zhanjun
通讯作者:Liu, Zhanjun
DOI:--
发表时间:2017
期刊:无机材料学报
影响因子:--
作者:田晓冬;李肖;杨桃;宋燕;刘占军;郭全贵
通讯作者:郭全贵
DOI:10.1016/j.fuel.2019.01.114
发表时间:2019-05
期刊:Fuel
影响因子:7.4
作者:Zhang Xingwei;Meng Yuchen;Fan Baolin;Ma Zhaokun;Song Huaihe
通讯作者:Song Huaihe
N, O co-doped urchin-like carbon microspheres as high-performance anode materials for lithium ion batteries
N、O共掺杂海胆状碳微球作为高性能锂离子电池负极材料
DOI:10.1016/j.ssi.2021.115562
发表时间:2021-03
期刊:Solid State Ionics
影响因子:3.2
作者:Chunli Zhou;Dengke Wang;Hui Yang;Ang Li;Huaihe Song;Xiaohong Chen
通讯作者:Xiaohong Chen
POSS基Si-C复合材料的构筑及其储能性能研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    宋怀河
  • 依托单位:
煤基可纺性中间相沥青的催化法制备及形成机理研究
  • 批准号:
    U21A2061
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    260万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    宋怀河
  • 依托单位:
石墨片层取向对球形石墨负极储能性能的影响
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    15万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    宋怀河
  • 依托单位:
MOFs基纳米炭材料的结构设计及储能性能研究
  • 批准号:
    51672021
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    宋怀河
  • 依托单位:
基于柴油加氢的金属/石墨烯纳米催化剂的界面交互作用及结构设计
  • 批准号:
    51272019
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    宋怀河
  • 依托单位:
碳包覆纳米金属晶的氧化转化机制及空心纳米结构的控制
  • 批准号:
    50972004
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    36.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    宋怀河
  • 依托单位:
基于加氢催化剂使用的碳包覆纳米金属颗粒的结构设计
  • 批准号:
    50572003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    宋怀河
  • 依托单位:
纳米金属粒子/炭新型材料的制备和性能研究
  • 批准号:
    59802002
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    13.0万元
  • 批准年份:
    1998
  • 负责人:
    宋怀河
  • 依托单位:
国内基金
海外基金