《高性能锂离子电池复合材料研制成功》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-03-21
  • 河南工业大学教授曹晓雨团队首次制备出一种新型复合正极材料,能够提高可充锂电池正极材料钒酸锂的电化学性质。相关研究在线发表于美国化学会的《应用材料和界面》杂志。

      锂离子电池因其高能量密度被认为是最具有前景的储能方式之一,已经在电动汽车领域展开了商业化应用,继续提高锂离子电池的能量密度依然是研究者的不懈追求。目前,锂离子电池的容量主要由正极材料的容量决定,寻找具有高放电容量和稳定性的正极材料是提升锂离子电池能量密度的关键。能够进行多电子输运的层状钒酸锂正极材料具有高放电容量,因其低成本及良好的安全性而引起人们的关注,但该材料电子电导率低,充放电过程中易产生不可逆相变,且部分钒元素溶于电解液,从而导致材料的倍率性能和循环性能变差。

      研究人员采用流变相反应法制备出高容量的钒酸锂正极材料,通过与二苯胺单体现场氧化聚合反应,首次制备出钒酸锂/聚二苯胺复合正极材料。其中,聚二苯胺主链中不仅具有电导率较高的聚对苯结构,还具有能量密度较高的苯胺结构,从而具有超快的电子转移速率、好的空穴传输能力和良好的氧化还原可逆性。

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    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-08-23
    • 在中国科学院院士李玉良的指导下,青岛能源所黄长水研究员带领的碳基材料与能源应用研究组首次设计合成了氟取代的石墨炔二维碳材料,应用于锂离子电池负极,显示出优异的电化学储能性能。相关成果已在线发表于《能源与环境科学》上。 随着可穿戴智能设备以及可植入医疗器械的发展,具有高能量密度、功率密度以及长循环寿命的柔性电池成为近年来研究的热点。由于特有的结构优势,二维材料成为理想的柔性电极材料。然而,目前已知的二维电极材料往往具有致密的原子排布,这使得锂离子在层间的传输遇到较大的位阻,从而导致较低的功率密度和能量密度。 该研究组在不同基底上制备石墨炔、氮掺杂石墨炔、石墨炔负载铁。研究人员更是成功将氟原子引入石墨炔结构当中,制备得到新型碳基柔性电极材料,可极大推动穿戴智能设备等所需柔性电池的发展。通过氟取代,使得石墨炔分子孔道扩大,从而具有优良的离子传输通道;同时,保留了石墨炔的基本框架和二维平面结构中的共轭体系,使其材料具有优异的导电性和载流子传输特性;尤其是碳氟键具有优良的循环储锂能力,不仅增加了材料的储锂位点,同时碳氟键与电解液具有很好的相容性,可以大大降低界面阻抗,从而提高循环稳定性。 该成果为溶液法制备大面积性能优异的柔性电极材料提供了研究思路,开创了新型储能器件电极材料研究的一个新方向。