合肥研究院发表高能量密度纳米锂离子电池研究

11月11日,应中国化学与物理电源行业协会的邀请,中国科学院合肥物质科学研究院合肥智能机械研究所副研究员刘金云参加了石墨烯在新型储能材料中的应用研讨会,并作了题为《石墨烯基锂离子电池材料研究与应用》的主题报告。

石墨烯结构示意图和三维石墨烯基锂电池正极材料SEM照片

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刘金云在会上介绍了锂离子电池现阶段存在的关键技术问题和面临的主要挑战,进而聚焦于三维石墨烯基复合电池材料,结合近期研究成果与国内外其他代表性研究工作,深入开展介绍。三维石墨烯具有电导率高,质量轻,孔隙率高,比表面积大,三维结构机械性能好等特点;研究表明,三维石墨烯利于表/界面化学反应,缓冲机械形变,提高锂离子扩散与电子转移,以及减小粘结剂等添加剂对电池容量稳定性和安全性的影响。与会嘉宾对石墨烯新型储能材料中的应用前景十分看好,认为继续深入开展研究探索与产业化工作必将取得突破性进展。

该综述指出,下一代高能量密度锂离子电池的发展方向主要在于:研制基于三维石墨烯的电池/超级电容器复合储能器件;发展石墨烯/LiNi1-x-yCoxMnyO2(例如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)、LiNiCoxAlyO2(例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)和LiMn2O4等高电压正极材料,以及石墨烯/NiCo2O4、Sn/Co合金等负极材料;增加电极材料在实际应用中的振实密度和容量稳定性;与电极材料体系相匹配的电解液,特别是提高电解液在高电压工作条件下的化学稳定性。

近期,智能所黄行九研究员、刘金云副研究员等应邀在材料化学领域国际权威期刊Journal of Materials Chemistry A发表关于储能材料的特邀综述文章,对高能量密度纳米锂离子电池研究进行了系统总结,重点包括三维纳米结构石墨烯基复合材料锂电池及其高能量密度、高容量、优良倍率性能等研究成果。文章标题题为Three-dimensional graphene-based nanocomposites for high energy density Li-ion batteries” (J. Mater. Chem. A, 2017, DOI: 10.1039/C7TA00448F)。

本次研讨会由石墨邦、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会和中国电子信息产业发展研究院在中国科技会堂召开。会上,来自工业和信息化部主管部门、清华大学、中科院合肥研究院、北京化工大学等科研院所和相关企业的百余名嘉宾,针对国内外石墨烯材料的发展与应用情况以及如何突破关键技术瓶颈实现产业化,探讨对策;并且深入交流了石墨烯在超级电容器、锂离子电池、储能复合材料中的应用最新研究成果。

该研究工作得到国家自然科学基金资金资助。

论文链接:

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高能量密度锂离子电池在能源存储领域(例如新能源汽车动力电池)具有广阔的应用前景。该综述详细介绍了由三维石墨烯和储能活性材料组成的纳米电极复合材料最新研究进展,包括:三维石墨烯与LiFePO4、V2O5、Li2MnSiO4等组成的复合正极,三维石墨烯与Si、Ge、金属氧化物、金属硫化物等组成的复合负极。锂电池纳米复合材料中的三维石墨烯被证明能够提供优良的导电网络,促进锂离子和电荷快速转移,有效缓解脱/嵌锂过程中的电极结构变化等。

论文链接

该综述指出,下一代高能量密度锂离子电池的发展方向主要在于:研制基于三维石墨烯的电池/超级电容器复合储能器件;发展石墨烯/LiNi1-x-yCoxMnyO2(例如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)、LiNiCoxAlyO2(例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)和LiMn2O4等高电压正极材料,以及石墨烯/NiCo2O4、Sn/Co合金等负极材料;增加电极材料在实际应用中的振实密度和容量稳定性;与电极材料体系相匹配的电解液,特别是提高电解液在高电压工作条件下的化学稳定性。

高能量密度锂离子电池在能源存储领域(例如新能源汽车动力电池)具有广阔的应用前景。该综述详细介绍了由三维石墨烯和储能活性材料组成的纳米电极复合材料最新研究进展,包括:三维石墨烯与LiFePO4、V2O5、Li2MnSiO4等组成的复合正极,三维石墨烯与Si、Ge、金属氧化物、金属硫化物等组成的复合负极。锂电池纳米复合材料中的三维石墨烯被证明能够提供优良的导电网络,促进锂离子和电荷快速转移,有效缓解脱/嵌锂过程中的电极结构变化等。

该研究工作得到国家自然科学基金资金资助。

近期,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员黄行九、副研究员刘金云等应邀在材料化学国际期刊《材料化学杂志A》(Journal of Materials Chemistry A)发表关于储能材料的特邀综述文章,对高能量密度纳米锂离子电池研究进行了系统总结,重点包括三维纳米结构石墨烯基复合材料锂电池及其高能量密度、高容量、优良倍率性能等研究成果。文章标题为Three-dimensional graphene-based nanocomposites for high energy density Li-ion batteries (J. Mater. Chem. A, 2017, DOI: 10.1039/C7TA00448F)。

图石墨烯结构示意图和三维石墨烯基锂电池正极材料SEM照片

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