多壳层结构的过渡金属氧化物锂离子电池负极材料构效关系的基础研究

项目名称： 多壳层结构的过渡金属氧化物锂离子电池负极材料构效关系的基础研究

项目编号： No.51202248

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 无机非金属材料学科

项目作者： 杨梅

作者单位： 中国科学院过程工程研究所

项目金额： 25万元

中文摘要： 锂离子电池是未来重要的绿色能源和主导能源，负极材料是影响其性能的关键因素之一，本项目针对目前金属氧化物负极材料存在的问题，设计由过渡金属氧化物纳米粒子构成的多壳层结构，主要包括Co、Sn、Mn等，通过纳米粒子提高电化学活性，利用中空结构缓冲体积、应力变化，提高锂离子传输速度，通过多壳层实现充放电过程的自我支撑和多级保护作用，提高循环稳定性，最终获得高性长效的锂离子电池负极材料；总结出负极材料设计与合成的规律，在制备过程中，对可能影响材料电池性能的各种结构和组成因素（包括球壳的结构、球壳的厚度与组分，孔结构、孔尺寸，空心球的尺寸等）进行调控，以研究其对电池性能的作用机制，获得构效关系；此外，本研究还将探索该结构氧化物与碳材料的原位复合技术来提高材料的电子导电性，以及作为负极材料的性能，从而实现电极性能的综合改善。

中文关键词： 多壳层结构；过渡金属氧化物；锂离子电池；负极材料；

英文摘要： Li-ion batteries(LIBs) are important components of green source and main power in the future,and negative electrode materials are one of the key factor related to the properties of LIBs. Facing the questions of the current negative electrode materials, transtition-metal oxides (Co,Sn, Mn) with multi-shelled structure composed of nanoparticles are designed in this case.Electrochemical activity could be improved by these nanoparticles, and the volume change and stress during discharge-charge process could be buffered and the tranfer rate of Li ion could be accelerated due to the hollow structue. Importantly, the structure could be mainteined by the different shells,thereby the stability cycle and life-span could be enhanced, thus,negative electrode materials of LIBs will obtained with high capacity and long spanlife. The relationship of structure, design and properties will be discussed. During the synthesis process, all factors affecting the structures and components (including the structure of the spheres, the thickness and component of the shells, pore structure and so on) will be controlled as much as possible. In order to raise the electron conductivity of materials, the preparation and properties of the oxides/cabon nanocomposite will be studied.

英文关键词： multi-shelled structure；transition metal oxides；lithium ion batteries；negative electrode materials；