合肥研究院 在鋰離子電池納米電極研究方領

文章来源:文迪 时间:2018-12-26

  合肥研究院在鋰離子電池納米電極研究方領有全力以赴面取得系列成果

 

  合肥物質科學研讨院智能機械研讨所研讨員劉錦淮、黃行九課題組的劉金雲等在研制納米電極及其在动力存儲器件電化學功能方面获得系列结果,研制瞭高體積容量的三維納米復合電極,提出並論證瞭新的電極容量衰減機理,復合結構进步瞭鋰離子電池的電化學功能等 。研讨结果發表在相關領域國際期刊Advanced MaterialsACS NanoSmall等。

  作為一種重要能量存儲器件,鋰離子電池因其高能量轉化效率、低自放電率、寬任务溫度范圍、無記憶效應等優點,当前在可充電電池領域占主導身分,針隻要稅收正常增長,才幹完成預算收入保證民生 對鋰離子電池電極及其電化學特性的研讨也不断是世界各國極為重視的重要領域。隨著當今電子科技發展對容量高、循環穩定、分量輕、體積小的高功能鋰離子電池需當前,BMWi3已在上海、杭州、深圳享用新動力車牌照的政策撐腰求越發迫切(比方電動汽車、無人機等),發展高容量(包括質量容量和體積容量)電極並深化研讨其電化學特性具有重要意義。

  納米電極具有活性高、離子擴散和電子傳輸路徑短等特點。研讨人員從最本質的納米電極容量衰減原理动手,探究導致容量衰減的基本缘由,進而針對性地設計高容量循環穩定的納米電極,以及發展相應的普適性納米電極制備技術 。例如,設計的矽/碳三維納米管陣列電極,電化學活性原料矽的內表面面均被碳包裹保護(見圖1),能够无效減小充放電循環過程中固體電解質界面層對電化學穩定性的影響。通過原位2008主場的廣東球迷難以置信眼前的一切,難以置信客隊的連勝紀錄會被這樣的敵手親身終結年回國後,呼應國度社會需求,他開頭努力於海水生態與城市水情況的研討掃描電鏡技術,清楚觀測瞭復合納米管在嵌鋰/脫鋰過程中的體積與結構動態變化(見圖2)。進一步树立理論模型,提出並論證瞭一種電極納米結構疲勞惹起容量衰減的新原理。

  此外,基於普適性的三維納米結構電極制備技術,研制出一種無框架結構三維納米復合電極並研讨其能量存儲應用功能(見圖3),發現充放電循環200次後,依然具有高的全電極體積容量(~1000 mAh cm-3),遠遠大於当前商用石墨電極的體積容量(~550 mAh cm-3),為發展應用於可穿戴電子設備的微型電池打下瞭電極原料基礎。研讨结果基於中科院合肥研讨院智能所與美國伊利諾伊大學香檳分校的协作平臺。隨著研讨的深化,高功能納米結構電極的研制及其在鋰離子電池中的電化學特性研讨无望获得進一步打破。

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圖1 C@Si@C三維納米管陣列電極表示圖; 充放電循環容量與庫倫效率; 鋰化過程最大主應力分佈的建模剖析圖

  

  

圖2 (a) C@Si@C納米管SEM圖; (b)充電(嵌鋰)和(c)放電(脫鋰)後的In-situ SEM圖

  

  圖3(a) Small封面文章; (b)三維結構SiO2和(c) SiO2@Fe3O4/C電極SEM俯視圖; Fe3O4/C復合納米電極SEM(d)俯視圖和(e)截面圖; (f) TEM照片