课题基金 / 基金详情

钒酸锂基嵌锂负极材料的结构设计、电化学重构机理及性能调控研究

批准号:
51672158
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
倪世兵
依托单位:
学科分类:
无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
陶华超、肖婷、万皓、马建军、张继成、唐俊、周英贤

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
Li3VO4兼具安全性能与能量密度优势,是一种理想的负极材料。然而,其导电性较差,且循环中会出现结构破坏,导致电化学性能不理想。为此,本项目提出利用可控电化学重构,发展具有高嵌锂活性、高导电性二次结构Li3VO4/C的新思路。首先,利用中间液相引碳原位合成方法制备高导电性Li3VO4/C初始结构。液相前驱体有利于碳源、掺杂源的引入及均匀混合,原位碳化可形成C与掺杂Li3VO4在微观尺度均匀复合的Li3VO4/C负极材料,双向增强有望显著提升材料导电性。然后,经恒压、恒流充/放电模式对Li3VO4/C进行电化学活化,系统研究Li3VO4/C在活化过程中的微观结构演变,阐明其电化学重构机理,并经可控电化学重构获得高嵌锂活性与高导电性Li3VO4/C二次结构。最终,系统优化Li3VO4/C电化学性能并获得高性能锂离子电池。项目的实施将为高性能Li3VO4基负极材料的研究与应用提供理论基础与借鉴。
英文摘要
Li3VO4 has been demonstrated to be an ideal anode material for Li-ion batteries owing to its compatible advantages of safe performance and energy density. However, its low electronic conductivity and structure destruction in cycling may lead to unsatisfied electrochemical performance. In this project, we intend to prepare a secondary structure of Li3VO4/C with high lithium insertion activity and high electronic conductivity via controlled electrochemical reconstruction, which provides a new way to obtain high performance Li3VO4/C. Firstly, an initial structure of Li3VO4/C with high electronic conductivity will be prepared via an in situ fabrication method based on introducing carbon source in intermedial solution. The solution precursor is beneficial for the introduction and homogeneous distribution of carbon and doping sources, and the in situ carbonization can lead to the formation of Li3VO4/C with homogeneous hybridization between C and doped Li3VO4 at micro-scale. As a result, the electronic conductivity of the Li3VO4/C can be distinctly improved via double enhancement of electric C and doping. Secondly, the Li3VO4/C will be activated via constant voltage and/or constant current charge/discharge models. After systematically studying the microstructure evolution of the Li3VO4/C in activation, the electrochemical reconstruction mechanism will be clarified, and a secondary structure of Li3VO4/C with high lithium insertion activity and high electronic conductivity will be further obtained via controlled electrochemical reconstruction. Finally, the electrochemical performance of the Li3VO4/C will be systematically optimized, so that high performance Li-ion batteries using Li3VO4/C as anode can be prepared. We propose that the actualization of this project will provide academic foundation and reference for the research and application of Li3VO4 based anode materials for high performance Li-ion batteries.
Li3VO4是一种新型嵌入/脱出型负极材料,兼具高能量密度与高安全性能优势,极具应用价值。其不足之处在于导电性较差,且循环中会出现结构破坏,导致电化学性能不理想。本项目提出通过研究Li3VO4在循环中的微观结构演变规律,阐明其电化学重构机理并基于电化学重构策略设计具有优异性能的Li3VO4负极材料。在此基础上,开发Li3VO4基新型负极材料,并设计Li3VO4基全电池。.在本项目资助下,项目申请人团队重点围绕Li3VO4负极材料的研究与应用,从材料形貌与结构设计、电化学重构机理、性能优化、全电池开发等方面开展了系列工作。在中间液相法合成Li3VO4负极材料的基础上,结合静电纺丝方法、生物质模板法、喷雾造粒法制备了Li3VO4/N掺杂C(LVO/NC)纳米纤维,纳米片,微米球等特殊形貌与结构。结果表明,所制备的LVO/NC结构经自适应电化学重构而获得优异电化学特性,从而显示出高可逆容量、优异倍率性能和稳定性。在此基础上,优化工艺制备出Na3VO4负极材料,并对其电化学性能进行了探索。同时,改良工艺,制备了Li3V2(PO4)3(LVP)正极材料,所构造的全钒基LVO//LVP锂离子全电池显示了高能量密度和优异循环性能。.项目研究成果在Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Journal of Materials Chemistry A, Journal of Power Sources等期刊发表基金第一标注论文15篇,授权发明专利25项,且4篇论文目前正在投稿中。项目研究结果对于Li3VO4基负极材料的研究与应用具有一定参考和借鉴价值。
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
Enhanced lithium ion storage in dual carbon decorated β-Ga2O3 rendered by improved reaction kinetics
通过改进的反应动力学增强双碳修饰的 β-Ga2O3 中的锂离子存储
DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.154484
发表时间: 2020-07
期刊: Journal of Alloys and Compounds
影响因子: 6.2
作者: [Shuyue Yang, Qichang Chen, Shibing Ni, Zhen Xu, Dongmei Zhang, Tao Li, Xuelin Yang]
通讯作者: Xuelin Yang
CuS@Cu freestanding electrode via electrochemical corrosion for high performance Li-ion batteries
通过电化学腐蚀的CuS@Cu独立电极用于高性能锂离子电池
DOI: 10.1016/j.matlet.2017.04.120
发表时间: 2017-08
期刊: Materials Letters
影响因子: 3
作者: [Jun Tang, Shibing Ni, Qichang Chen, Jicheng Zhang, Xuelin Yang]
通讯作者: Xuelin Yang
A scalable synthesis of 2D laminate Li3VO4/C for robust pseudocapacitive Li-ion storage
用于稳健赝电容锂离子存储的二维层压 Li3VO4/C 的可扩展合成
DOI: 10.1039/d0ta07484e
发表时间: 2020-10
期刊: Journal of Materials Chemistry A
影响因子: 11.9
作者: [Shuyue Yang, Dongmei Zhang, Zhen Xu, Jie Xu, Junlin Lu, Jia Chao, Shibing Ni]
通讯作者: Shibing Ni
Amorphous GaN@Cu Freestanding Electrode for High-Performance Li-Ion Batteries
用于高性能锂离子电池的非晶GaN@Cu独立式电极
DOI: 10.1002/adfm.201701808
发表时间: 2017-09-20
期刊: ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
影响因子: 19
作者: [Ni, Shibing, Huang, Peng, Li, Jinmin]
通讯作者: Li, Jinmin
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    Nax′VyOz新型钠离子电池负极材料的电化学重构机理、储钠机制及性能研究
    • 批准号:
      52372206
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      倪世兵
    • 依托单位:
    锂离子电池硅-镍复合负极材料电化学重构机理及电化学性能研究
    • 批准号:
      51302152
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      25.0万元
    • 批准年份:
      2013
    • 负责人:
      倪世兵
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金