充电机充电锂电池正极材料研究中纳米超容量材料应用纪实
2017-10-9 10:00:24 点击：
电动车将成为未来首要的绿色交通工具，急需开发新式高容量、高安稳和高安全的充电机充电锂电池。科学家们也在不断尝试各种办法进步充电机充电锂电池的功能，其间纳米化是一种改进资料电化学功能的常见办法，特别关于磷酸铁锂这类低电导率的资料具有明显的改进作用。纳米化的长处是缩短了锂离子的传输途径，能够获得更好的倍率功能。与块体资料比较，纳米化的缺陷包含外表的锂与界面原子的结合能下降会导致容量的损失和电压的下降；纳米化后的大比外表积会带来更多的活性位点，很多的活性位点与电解液的触摸也会成为影响充电机充电锂电池充放电安稳性的首要因素；纳米化带来的振实密度和能量密度的下降更是工业生产中不容忽视的问题。
（A）40nm LiFePO4一般包碳和超容量包碳的充放电曲线图；（B）83nm LiFePO4一般包碳和超容量包碳的充放电曲线图；（C）暴露的LiFePO4界面；（D）重构之后的LiFePO4界面（N代表一般包碳办法，E代表超容量包碳办法）
为了发扬纳米化的长处并克服纳米化的缺陷，经过3年时刻的艰苦攻关，北京大学深圳研究生院新资料学院潘锋教授课题组总算取得了重要打破。他们巧妙地在纳米磷酸铁锂的外表盖上了一个与界面能够配位反应的壳层（磷酸铁锂外表生成的 C-O-Fe化学键），不只进步了外表锂离子的结合能，并且产生了额定的锂离子存储位点。运用重构之后的纳米磷酸铁锂资料当均匀粒径为42 nm时资料容量能够达到了207 mAh g-1，超过其理论容量（170 mAh g-1）的21%，因此是一种新式的超容量的纳米正极资料。该资料有很好的安稳性，在10℃下循环1000次之后仍能坚持99%的容量。
（A）LiFePO4粒径对重构后容量的影响（黑点和蓝点为理论值，红点为试验值）；（B-D）磷酸锰铁锂、磷酸锰锂和磷酸钴锂一般包碳和超容量包碳的充放电曲线图
团队经过量子化学理论核算和试验结合，提醒了纳米超容量储能的机理，该发现对开发新式的纳米储能资料有着重要的含义，人们能够经过规划配位基团重构界面壳层，不只能够实现超容量储能，一起还能够进步纳米资料使用的安稳性。该作业宣布在近期的世界资料范畴尖端期刊Nano Letters（DOI：10.1021/acs.nanolett.7b02315，影响因子为12.7，天然宣布指数杂志之一）上。该作业在潘锋教授指导下，由段彦栋博士、张炳凯博士、郑家新博士与2015级博士生胡江涛协作完结。该作业的首要协作者还有美国阿贡国家试验室Khalil Amine教授和Yang Ren教授、伯克利国家试验室的Lin-Wang Wang和Wanli Yang教授、西北太平洋国家试验室Chong-Min Wang教授。该项作业得到了国家新能源轿车（动力充电机充电蓄电池）技术立异项目、广东省引入科技立异团队项目、广东省天然科学基金、深圳市科技立异委基金、美国能源部以及深圳国家超算中心的支撑。
（A）40nm LiFePO4一般包碳和超容量包碳的充放电曲线图；（B）83nm LiFePO4一般包碳和超容量包碳的充放电曲线图；（C）暴露的LiFePO4界面；（D）重构之后的LiFePO4界面（N代表一般包碳办法，E代表超容量包碳办法）
为了发扬纳米化的长处并克服纳米化的缺陷，经过3年时刻的艰苦攻关，北京大学深圳研究生院新资料学院潘锋教授课题组总算取得了重要打破。他们巧妙地在纳米磷酸铁锂的外表盖上了一个与界面能够配位反应的壳层（磷酸铁锂外表生成的 C-O-Fe化学键），不只进步了外表锂离子的结合能，并且产生了额定的锂离子存储位点。运用重构之后的纳米磷酸铁锂资料当均匀粒径为42 nm时资料容量能够达到了207 mAh g-1，超过其理论容量（170 mAh g-1）的21%，因此是一种新式的超容量的纳米正极资料。该资料有很好的安稳性，在10℃下循环1000次之后仍能坚持99%的容量。
（A）LiFePO4粒径对重构后容量的影响（黑点和蓝点为理论值，红点为试验值）；（B-D）磷酸锰铁锂、磷酸锰锂和磷酸钴锂一般包碳和超容量包碳的充放电曲线图
团队经过量子化学理论核算和试验结合，提醒了纳米超容量储能的机理，该发现对开发新式的纳米储能资料有着重要的含义，人们能够经过规划配位基团重构界面壳层，不只能够实现超容量储能，一起还能够进步纳米资料使用的安稳性。该作业宣布在近期的世界资料范畴尖端期刊Nano Letters（DOI：10.1021/acs.nanolett.7b02315，影响因子为12.7，天然宣布指数杂志之一）上。该作业在潘锋教授指导下，由段彦栋博士、张炳凯博士、郑家新博士与2015级博士生胡江涛协作完结。该作业的首要协作者还有美国阿贡国家试验室Khalil Amine教授和Yang Ren教授、伯克利国家试验室的Lin-Wang Wang和Wanli Yang教授、西北太平洋国家试验室Chong-Min Wang教授。该项作业得到了国家新能源轿车（动力充电机充电蓄电池）技术立异项目、广东省引入科技立异团队项目、广东省天然科学基金、深圳市科技立异委基金、美国能源部以及深圳国家超算中心的支撑。
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