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磁性三维Fe3O4/CoPt/TiO2纳米管阵列复合负极材料的构建及微磁场对嵌脱锂作用机制研究
结题报告
批准号:
51204146
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
唐谊平
依托单位:
学科分类:
E0410.冶金物理化学与冶金原理
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
苏畅、应耀、谭晓旭、徐幸、张涛、尉成栋
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中文摘要
Fe3O4是一种极有前途的锂离子电池负极材料,但其循环稳定性差和倍率性能较低。本项目提出磁场辅助及与TiO2纳米管阵列(TNTA)复合互补的学术思路,构建磁性三维Fe3O4/CoPt/TNTA复合负极材料解决以上问题。利用永磁CoPt的稳定磁场定向吸附粉化的Fe3O4微粒、抑制团聚,提供电接触,提高循环性能(即磁场辅助);利用TNTA三维纳米管状结构提高倍率性能、缓冲膨胀、防止团聚、提供锂离子快速传输通道,而Fe3O4提高了TNTA的容量(即Fe3O4与TNTA优势互补)。研究该复合负极材料物相与显微结构的调控规律,阐明其对电化学、磁学性能的影响规律和作用机理;研究新体系内电荷和锂离子的扩散和传输规律, 探讨磁学性能和电化学性能间的内在关系,揭示微磁场对嵌脱锂过程的作用机制,建立理论模型。本项目的实施将丰富Fe3O4等磁性电极材料的理论研究,同时对新型负极材料的制备与应用具有显著实际意义。
英文摘要
Fe3O4 is concerned as a very promising anode material for lithium-ion batteries. However, its application is hindered due to its poor cycling stability and low rate performance. In this project, a novel composite anode of magnetic three-dimensional (3D) Fe3O4/CoPt/TiO2 nanotube array (TNTA) was designed, which exhibit excellent cycling performance and rate capability by the contributions of magnetic field assistance and TNTA composite. 1) Magnetic field assistance benefits the cycling performance of Fe3O4, because the stable magnetic field created by CoPt permanent magnet coating adsorbs the chalked Fe3O4 particles directionally, the magnetic force prohibit the mass agglomeration of Fe3O4, and the CoPt coating also provide electrical contact to Fe3O4. 2) TNTA composite anode exhibits excellent electrochemical performance due to the 3D nanotubular structure of TNTA, which improves the rate performance of Fe3O4, buffers the inflation, prohibits agglomeration and provides a rapid transmission channel for Li+. At the same time the addition of Fe3O4 enhances the capacity of TNTA. The research contents of this project include the control mechanism of the phase and microstructure, the affect factors and mechanism of the phase and microstructure on electrochemical and magnetics performance. And the rules of diffusion of charge and Li+ in the new system will be studied. What is more, the internal relationship between magnetic and electrochemical performance will be studied intensively, the acting mechanism of micromagnetic field on lithium intercalation-detercalation will be clarified, and then a theoretical model is established. This project will enrich the theory of the magnet electrode materials such as Fe3O4, and it will have an evident and practical significance on the preparation and application of new anode materials.
Fe3O4是一种极有前途的锂离子电池负极材料,但其循环稳定性差和倍率性能较低。本项目提出磁场辅助及与TiO2纳米管阵列(TNTA)复合的学术思路,制备磁性三维Fe3O4/CoPt/TNTA复合负极材料解决以上问题。利用永磁CoPt的稳定磁场定向吸附粉化的Fe3O4微粒、抑制团聚,提供电接触,提高循环性能(即磁场辅助);利用TNTA三维纳米管状结构提高倍率性能、缓冲膨胀、防止团聚、提供锂离子快速传输通道,而Fe3O4提高了TNTA的容量(即Fe3O4与TNTA优势互补)。研究该复合负极材料物相与显微结构的调控规律,阐明其对电化学、磁学性能的影响规律和作用机理;研究新体系内电荷和锂离子的扩散和传输规律, 探讨磁学性能和电化学性能间的内在关系,揭示微磁场对嵌脱锂过程的作用机制,建立理论模型。本项目的实施将丰富Fe3O4等磁性电极材料的理论研究,同时对新型负极材料的制备与应用具有显著的实际意义。在本项目的资助下发表论文7篇和2个专利,其中3篇为TOP1区论文,一篇列为ESI高被引论文。
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:2014
期刊:电池
影响因子:--
作者:唐谊平;王诗明;侯广亚;郑国渠
通讯作者:郑国渠
Nanocrystalline Li4Ti5O12-coated TiO2 nanotube arrays as three-dimensional anode for lithium-ion batteries
纳米晶Li4Ti5O12涂层TiO2纳米管阵列作为锂离子电池三维阳极
DOI:10.1016/j.electacta.2013.11.095
发表时间:2014-01
期刊:Electrochimica Acta
影响因子:6.6
作者:Yiping Tang;Xiao Xu;Guangya Hou;Guoqu Zheng
通讯作者:Guoqu Zheng
Facile approach to prepare a quasi-one-dimensional anisotropic wetting surface on copper substrate and its wetting properties
铜基板上准一维各向异性润湿表面的简便制备方法及其润湿性能
DOI:10.1039/c5ra08409a
发表时间:2015-07
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Xin Xu;Guangya Hou;Huazhen Cao;Guoqu Zheng
通讯作者:Guoqu Zheng
DOI:10.1007/s11771-014-2114-1
发表时间:2014-05
期刊:Journal of Central South University
影响因子:4.4
作者:Yi-ping Tang;Shi-ming Wang;Xiao-xu Tan;Guangya Hou;G. Zheng
通讯作者:Yi-ping Tang;Shi-ming Wang;Xiao-xu Tan;Guangya Hou;G. Zheng
高比能锂基电池负极集流体用电解铜箔的组织结构调控机理研究
  • 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:
    唐谊平
  • 依托单位:
基于电解铜箔亲锂晶面调控的高性能锂金属负极研究
  • 批准号:
    LZ22E010002
  • 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:
    唐谊平
  • 依托单位:
金属锂负极集流体的微磁场与三维结构协同作用研究
  • 批准号:
    51871201
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    唐谊平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金