充電機(jī)充電鋰電池正極材料研究中納米超容量材料應(yīng)用紀(jì)實(shí)
2017-10-9 10:00:24??????點(diǎn)擊：
電動(dòng)車將成為未來(lái)首要的綠色交通工具，急需開(kāi)發(fā)新式高容量、高安穩(wěn)和高安全的充電機(jī)充電鋰電池。科學(xué)家們也在不斷嘗試各種辦法進(jìn)步充電機(jī)充電鋰電池的功能，其間納米化是一種改進(jìn)資料電化學(xué)功能的常見(jiàn)辦法，特別關(guān)于磷酸鐵鋰這類低電導(dǎo)率的資料具有明顯的改進(jìn)作用。納米化的長(zhǎng)處是縮短了鋰離子的傳輸途徑，能夠獲得更好的倍率功能。與塊體資料比較，納米化的缺陷包含外表的鋰與界面原子的結(jié)合能下降會(huì)導(dǎo)致容量的損失和電壓的下降；納米化后的大比外表積會(huì)帶來(lái)更多的活性位點(diǎn)，很多的活性位點(diǎn)與電解液的觸摸也會(huì)成為影響充電機(jī)充電鋰電池充放電安穩(wěn)性的首要因素；納米化帶來(lái)的振實(shí)密度和能量密度的下降更是工業(yè)生產(chǎn)中不容忽視的問(wèn)題。
（A）40nm LiFePO4一般包碳和超容量包碳的充放電曲線圖；（B）83nm LiFePO4一般包碳和超容量包碳的充放電曲線圖；（C）暴露的LiFePO4界面；（D）重構(gòu)之后的LiFePO4界面（N代表一般包碳辦法，E代表超容量包碳辦法）
為了發(fā)揚(yáng)納米化的長(zhǎng)處并克服納米化的缺陷，經(jīng)過(guò)3年時(shí)刻的艱苦攻關(guān)，北京大學(xué)深圳研究生院新資料學(xué)院潘鋒教授課題組總算取得了重要打破。他們巧妙地在納米磷酸鐵鋰的外表蓋上了一個(gè)與界面能夠配位反應(yīng)的殼層（磷酸鐵鋰外表生成的 C-O-Fe化學(xué)鍵），不只進(jìn)步了外表鋰離子的結(jié)合能，并且產(chǎn)生了額定的鋰離子存儲(chǔ)位點(diǎn)。運(yùn)用重構(gòu)之后的納米磷酸鐵鋰資料當(dāng)均勻粒徑為42 nm時(shí)資料容量能夠達(dá)到了207 mAh g-1，超過(guò)其理論容量（170 mAh g-1）的21%，因此是一種新式的超容量的納米正極資料。該資料有很好的安穩(wěn)性，在10℃下循環(huán)1000次之后仍能堅(jiān)持99%的容量。
（A）LiFePO4粒徑對(duì)重構(gòu)后容量的影響（黑點(diǎn)和藍(lán)點(diǎn)為理論值，紅點(diǎn)為試驗(yàn)值）；（B-D）磷酸錳鐵鋰、磷酸錳鋰和磷酸鈷鋰一般包碳和超容量包碳的充放電曲線圖
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)量子化學(xué)理論核算和試驗(yàn)結(jié)合，提醒了納米超容量?jī)?chǔ)能的機(jī)理，該發(fā)現(xiàn)對(duì)開(kāi)發(fā)新式的納米儲(chǔ)能資料有著重要的含義，人們能夠經(jīng)過(guò)規(guī)劃配位基團(tuán)重構(gòu)界面殼層，不只能夠?qū)崿F(xiàn)超容量?jī)?chǔ)能，一起還能夠進(jìn)步納米資料使用的安穩(wěn)性。該作業(yè)宣布在近期的世界資料范疇尖端期刊Nano Letters（DOI：10.1021/acs.nanolett.7b02315，影響因子為12.7，天然宣布指數(shù)雜志之一）上。該作業(yè)在潘鋒教授指導(dǎo)下，由段彥棟博士、張炳凱博士、鄭家新博士與2015級(jí)博士生胡江濤協(xié)作完結(jié)。該作業(yè)的首要協(xié)作者還有美國(guó)阿貢國(guó)家試驗(yàn)室Khalil Amine教授和Yang Ren教授、伯克利國(guó)家試驗(yàn)室的Lin-Wang Wang和Wanli Yang教授、西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室Chong-Min Wang教授。該項(xiàng)作業(yè)得到了國(guó)家新能源轎車（動(dòng)力充電機(jī)充電蓄電池）技術(shù)立異項(xiàng)目、廣東省引入科技立異團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、廣東省天然科學(xué)基金、深圳市科技立異委基金、美國(guó)能源部以及深圳國(guó)家超算中心的支撐。
（A）40nm LiFePO4一般包碳和超容量包碳的充放電曲線圖；（B）83nm LiFePO4一般包碳和超容量包碳的充放電曲線圖；（C）暴露的LiFePO4界面；（D）重構(gòu)之后的LiFePO4界面（N代表一般包碳辦法，E代表超容量包碳辦法）
為了發(fā)揚(yáng)納米化的長(zhǎng)處并克服納米化的缺陷，經(jīng)過(guò)3年時(shí)刻的艱苦攻關(guān)，北京大學(xué)深圳研究生院新資料學(xué)院潘鋒教授課題組總算取得了重要打破。他們巧妙地在納米磷酸鐵鋰的外表蓋上了一個(gè)與界面能夠配位反應(yīng)的殼層（磷酸鐵鋰外表生成的 C-O-Fe化學(xué)鍵），不只進(jìn)步了外表鋰離子的結(jié)合能，并且產(chǎn)生了額定的鋰離子存儲(chǔ)位點(diǎn)。運(yùn)用重構(gòu)之后的納米磷酸鐵鋰資料當(dāng)均勻粒徑為42 nm時(shí)資料容量能夠達(dá)到了207 mAh g-1，超過(guò)其理論容量（170 mAh g-1）的21%，因此是一種新式的超容量的納米正極資料。該資料有很好的安穩(wěn)性，在10℃下循環(huán)1000次之后仍能堅(jiān)持99%的容量。
（A）LiFePO4粒徑對(duì)重構(gòu)后容量的影響（黑點(diǎn)和藍(lán)點(diǎn)為理論值，紅點(diǎn)為試驗(yàn)值）；（B-D）磷酸錳鐵鋰、磷酸錳鋰和磷酸鈷鋰一般包碳和超容量包碳的充放電曲線圖
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)量子化學(xué)理論核算和試驗(yàn)結(jié)合，提醒了納米超容量?jī)?chǔ)能的機(jī)理，該發(fā)現(xiàn)對(duì)開(kāi)發(fā)新式的納米儲(chǔ)能資料有著重要的含義，人們能夠經(jīng)過(guò)規(guī)劃配位基團(tuán)重構(gòu)界面殼層，不只能夠?qū)崿F(xiàn)超容量?jī)?chǔ)能，一起還能夠進(jìn)步納米資料使用的安穩(wěn)性。該作業(yè)宣布在近期的世界資料范疇尖端期刊Nano Letters（DOI：10.1021/acs.nanolett.7b02315，影響因子為12.7，天然宣布指數(shù)雜志之一）上。該作業(yè)在潘鋒教授指導(dǎo)下，由段彥棟博士、張炳凱博士、鄭家新博士與2015級(jí)博士生胡江濤協(xié)作完結(jié)。該作業(yè)的首要協(xié)作者還有美國(guó)阿貢國(guó)家試驗(yàn)室Khalil Amine教授和Yang Ren教授、伯克利國(guó)家試驗(yàn)室的Lin-Wang Wang和Wanli Yang教授、西北太平洋國(guó)家試驗(yàn)室Chong-Min Wang教授。該項(xiàng)作業(yè)得到了國(guó)家新能源轎車（動(dòng)力充電機(jī)充電蓄電池）技術(shù)立異項(xiàng)目、廣東省引入科技立異團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、廣東省天然科學(xué)基金、深圳市科技立異委基金、美國(guó)能源部以及深圳國(guó)家超算中心的支撐。
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