基于yolk-shell泡泡纸复合结构的构筑及其在锂/钠离子电池中的应用
批准号:
51772331
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
刘军
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:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘刚、邓志宏、朱坤杰、王浩、谢天
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中文摘要
探索合适的碳负极替代材料是锂/钠离子电池研究的热点。对钠离子电池而言,寻找具有高容量及循环性能优异的负极材料更是实现钠离子电池实用化的关键瓶颈。金属单质或者合金负极材料具有超高的理论比容量,可大电流放电,是研发高性能锂离子电池和开发实用化钠离子电池负极材料的理想选择。然而,目前仍然都面临体积膨胀大和循环性能差等关键问题。本课题创新性地提出了yolk-shell泡泡纸纳米复合结构,拟通过制备金属单质或者合金氧化物(Si,Sn,Mo,Ge,Sb及其合金氧化物)纳米颗粒,再用碳包覆成泡泡纸结构,最后经氧化物还原得到金属单质或者合金纳米颗粒/空腔/碳泡泡纸包覆的新型复合结构。这种分立的泡泡很好地提供了纳米颗粒体积膨胀所需的空间,抑制了纳米颗粒的剥落和颗粒团簇,大面积的泡泡纸同时也抑制了电极材料的粉化。这种复合结构设计对实现高容量、高循环性能、高倍率性能和优异低温性能的锂/钠离子电池具有重要意义。
英文摘要
Exploring suitable alternative materials for carbon negative electrodes has been a hot research spot for lithium/sodium ion batteries. In the case of sodium ion batteries, exploring a negative electrode material with high capacity and excellent cycle performance is even a key bottleneck to realize the practical application of sodium ion batteries. Elemental metal or alloy anode materials with ultrahigh theoretical specific capacity and high rate capacity, are ideal choice of negative materials for development of high-performance lithium ion battery and developing practical sodium ion battery. However, these materiasl still meet some key problems, such as large volume expansion and poor cycle performance. The subject innovatively proposed yolk-shell bubble paper nanostructure, will prepare some metallic or alloy oxide (Si, Sn, Mo, Ge, Sb and alloy oxide) nanoparticles, and then coated them with carbon bubble paper. Finally, the oxides are reduced and synthsize elemental metal or alloy nanoparticles/void/carbon bubble paper composite structure. Such new composite structure can provide the space for the expansion of the metal or alloy nanoparticles to restrain the spalling and clustering of these nanoparticles, and the large-area coating layer of the carbon bubble paper also suppresses the pulverization of the electrode material. This design of such novel composite structure has important significance to realize lithium/sodium ion batteries with high capacity, high cycle performance, high rate performance and excellent low temperature performance.
探索合适的碳负极替代材料是锂/钠离子电池研究的热点。对钠离子电池而言,寻找具有高容量及循环性能优异的负极材料更是实现钠离子电池实用化的关键瓶颈。金属单质或者合金负极材料具有超高的理论比容量,可大电流放电,是研发高性能锂离子电池和开发实用化钠离子电池负极材料的理想选择。然而,目前仍然都面临体积膨胀大和循环性能差等关键问题。本课题创新性地提出了yolk-shell泡泡纸纳米复合结构,拟通过制备金属单质或者合金氧化物(Si,Sn,Mo,Ge,Sb及其合金氧化物)纳米颗粒,再用碳包覆成泡泡纸结构,最后经氧化物还原得到金属单质或者合金纳米颗粒/空腔/碳泡泡纸包覆的新型复合结构。这种分立的泡泡很好地提供了纳米颗粒体积膨胀所需的空间,抑制了纳米颗粒的剥落和颗粒团簇,大面积的泡泡纸同时也抑制了电极材料的粉化。制备了 Si,Sn,Mo,Ge,Sb 及其合金的Yolk-shell 泡泡纸复合材料。实现了锂/钠离子电池用金属合金Yolk-shell 泡泡纸负极材料比容量达到400 mAh g-1 以上,0.5C 充放电循环500 次保持率在80 %以上,5C 充放电的比容量达到0.1C 充放电比容量的80 %以上。通过本项目的支撑,共发表 SCI 论文18篇,授权发明专利5项。
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
Novel one-step in situ growth of SnO2 quantum dots on reduced graphene oxide and its application for lithium ion batteries
还原氧化石墨烯上SnO2量子点的新型一步原位生长及其在锂离子电池中的应用
DOI:10.1016/j.jssc.2019.01.028
发表时间:2019-05
期刊:Journal of Solid State Chemistry
影响因子:3.3
作者:Lu Ren;Yang Yao;Kangyan Wang;Site Li;Kunjie Zhu;Liu jun
通讯作者:Liu jun
Enhanced thermoelectric performance in p-type Mg_3Sb_2 via lithium doping
通过锂掺杂增强 p 型 Mg_3Sb_2 的热电性能
DOI:10.1088/1674-1056/27/4/047212
发表时间:2018
期刊:Chinese Physics B
影响因子:1.7
作者:Wang Hao;Chen Jin;Lu Tianqi;Zhu Kunjie;Li Shan;Liu Jun;Zhao Huaizhou
通讯作者:Zhao Huaizhou
Preparation of dual-shell Si/TiO2/CFs composite and its lithium storage performance
双壳层Si/TiO2/CFs复合材料的制备及其储锂性能
DOI:10.1016/s1003-6326(19)65144-7
发表时间:2019-11
期刊:The Transactions of Nonferrous Metals Society of China
影响因子:--
作者:Jing Zeng;Chaoqun Peng;Richu Wang;Yajing Liu;Xiaofeng Wang;Liu jun
通讯作者:Liu jun
Self-assembly of single layer 2D V2O5/graphene heterostructures as ultrahigh-performance cathode materials for lithium-ion batteries
单层二维V2O5/石墨烯异质结构作为锂离子电池超高性能正极材料的自组装
DOI:--
发表时间:2019
期刊:Carbon
影响因子:10.9
作者:Jing Zeng;Jingdong Huang;Jun Liu
通讯作者:Jun Liu
Synthesis of hexahedron SnS2/C derived from tin metal-organic frameworks (Sn-MOF) as a promising anode for lithium-ion batteries
锡金属有机骨架(Sn-MOF)衍生的六面体 SnS2/C 的合成作为锂离子电池的有前途的阳极
DOI:10.1016/j.matlet.2021.129877
发表时间:2021-04
期刊:Materials Letters
影响因子:3
作者:xiao xinyu;zhao fengjun;Liu jun
通讯作者:Liu jun
药物成瘾神经生物学机制及复吸预测模型研究
- 批准号:U22A20303
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:255.00万元
- 批准年份:2022
- 负责人:刘军
- 依托单位:
基于影像组学的海洛因成瘾复吸预测模型研究
- 批准号:61971451
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:刘军
- 依托单位:
基于多模态影像学的轻度脑外伤损伤机制及预后评估的个体差异研究
- 批准号:81671671
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:刘军
- 依托单位:
“类石墨烯”结构的含锂多元氧化物纳米晶的制备及其电化学性能研究
- 批准号:51472271
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:83.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:刘军
- 依托单位:
钒氧化合物纳米晶的可控制备及其高容量储锂性能研究
- 批准号:51202297
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:刘军
- 依托单位:
国内基金
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