缺锂型硅酸亚铁锂介孔正极材料的可控合成及储锂机制研究

批准号:
51304077
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
黄小兵
依托单位:
学科分类:
E0410.冶金物理化学与冶金原理
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘北平、胡霞、杨程、魏恒马
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中文摘要
凭借高性能和低成本的优势,硅酸亚铁锂成为了当前锂离子电池领域的研究热点,但是低的电导率成为制约该材料应用的首要问题。本项目拟在已有工作基础上,基于缺陷化学理论,以有序介孔二氧化硅为硅源设计合成缺锂型硅酸亚铁锂介孔材料。重点研究材料中缺锂的形成机制,确定其控制步骤;探讨目标材料中缺锂的组成与性能关系,从而深入研究缺锂效应的内在原因,揭示缺锂对硅酸亚铁锂本体电子结构和晶体结构的影响;考察缺锂型硅酸亚铁锂的前几次锂离子脱嵌过程中电位平台、结构及物相变化规律,总结材料的储锂机制。本项目将从理论和实践两个层面丰富无机材料的缺陷化学理论和相应的制备科学。
英文摘要
Li2FeSiO4 has attracted lots of attention as cathode material for Li-ion battery due to its high performance and low cost. Unfortunately, the key problem of low conductivity has limited its further applications. In this project,on the basis of our previous work and defect chemistry theory,mesoporous Li2-xFeSiO4 will be synthesized via ordered mesoporous silica as silicon source.This project focuses on the formation mechanism and determining the control steps of lithium deficiency in Li2FeSiO4. The relationship between the lithium deficient composition and performance of as-prepared material will be investigated and then the in-depth study of internal reasons of lithium deficient effects based on the electronic structure and crystal structure will be further discussed.The plateaus, structural and phase variations during the first several lithium insertion/extraction process will be studied and lithium storage mechanism of Li2FeSiO4 will be summarized.This project will develop the defect chemistry and preparation method of inorganic compounds from theory to practice.
本项目系统考察了溶胶-凝胶法合成硅酸亚铁锂/碳复合材料过程中碳含量因素影响;在此工作基础上采用溶胶-喷雾干燥法制备介-微孔硅酸亚铁锂/碳复合材料,系统研究了碳含量和溶液浓度对材料结构、形貌和性能的影响规律,探讨了介-微孔结构的形成机理;通过控制原料配比,合成一系列缺锂型硅酸亚铁锂/碳(Li2-xFeSiO4/C,x=0.01,0.03,0.05,0.07,0.09,0.1)介-微孔复合材料,系统研究和分析总结了缺锂量对材料结构、形貌和性能的影响规律,证实了缺锂型硅酸亚铁锂为纯相,无杂质生成,晶体结构中铁仍以Fe2+形式存在,可能伴随氧空位的存在维持电荷平衡。利用石墨烯掺杂修饰制备了硅酸亚铁锂/碳/石墨烯介-微孔正极材料,相关材料的储锂性能与循环稳定性能均得到了显著提高。通过锂位掺杂制备Li2-xNaxFeSiO4/C介-微孔复合材料,对钠掺杂影响机理进行深入研究。在硅酸亚铁锂材料之外,我们先后制备了钛酸锂和钛酸锌锂用于储锂领域,这些工作对项目是很好的延伸,丰富了研究体系并取得了良好的学术成果。
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
The synthesis of polypyrrole@Mn3O4/reduced graphene oxide anode with improved coulombic efficiency
提高库伦效率的聚吡咯@Mn3O4/还原氧化石墨烯负极的合成
DOI:10.1016/j.electacta.2015.10.188
发表时间:2015-12
期刊:Electrochimica Acta
影响因子:6.6
作者:Yurong Ren;Jiawei Wang;Xiaobing Huang;Jianning Ding
通讯作者:Jianning Ding
In-situ synthesis of nano-Li4Ti5O12/C composite as an anode material for Li-ion batteries
原位合成纳米Li4Ti5O12/C复合材料作为锂离子电池负极材料
DOI:10.1016/j.ssi.2015.02.016
发表时间:2015-06
期刊:Solid State Ionics
影响因子:3.2
作者:Yu;ao Chen;Beiping Liu;Fuqiang Chu;Jianning Ding
通讯作者:Jianning Ding
Intercalated SiOC/graphene composites as anode material for li-ion batteries
插层SiOC/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料
DOI:10.1016/j.ssi.2015.06.020
发表时间:2015-10
期刊:Solid State Ionics
影响因子:3.2
作者:Xiaobing Huang;Fuqiang Chu;Jianhua Qiu;Jianning Ding
通讯作者:Jianning Ding
Γ-MnS/reduced graphene oxide nanocomposites with great lithium storage capacity
具有高储锂容量的γ-MnS/还原氧化石墨烯纳米复合材料
DOI:10.1016/j.ssi.2015.06.005
发表时间:2015-10-01
期刊:SOLID STATE IONICS
影响因子:3.2
作者:Ren, YuRong;Wang, JiaWei;Ding, JianNing
通讯作者:Ding, JianNing
Na+ and Zr4+ co-doped Li4Ti5O12 as anode materials with superior electrochemical performance for lithium ion batteries
Na和Zr4共掺杂Li4Ti5O12作为锂离子电池负极材料具有优异的电化学性能
DOI:10.1039/c6ra16717a
发表时间:2016-09
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Peng Lu;Xiaobing Huang;Yurong Ren;Jianning Ding;Haiyan Wang;Shibiao Zhou;Yu;ao Chen;Xiang Ding
通讯作者:Xiang Ding
基于多金属氧酸盐团簇诱导 Na3V2(PO4)2F3 晶体定
向生长及机制研究
- 批准号:2024JJ5291
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:黄小兵
- 依托单位:
基于凝胶电解质界面调控提升NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2高电压下稳定性研究
- 批准号:22378109
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:黄小兵
- 依托单位:
基于高能晶面暴露的Na4MnV(PO4)3@C结构设计及储钠机制
- 批准号:22178094
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:61万元
- 批准年份:2021
- 负责人:黄小兵
- 依托单位:
Na4VMn(PO4)3 正极材料的结构调控及储钠机理研究
- 批准号:2021JJ30475
- 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:黄小兵
- 依托单位:
基于Fe-MOFs形貌调控及等离子体诱导非金属掺杂制备Li2FeSiO4@C正极材料及储锂机制
- 批准号:21771062
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:65.0万元
- 批准年份:2017
- 负责人:黄小兵
- 依托单位:
国内基金
海外基金
