项目名称: 新型磷酸铁锂/磷酸钒锂原位复合正极材料的结构与性能研究

项目编号: No.51472127

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无机非金属材料学科

项目作者: 何文

作者单位: 齐鲁工业大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 本研究以高能生物化合物腺苷三磷酸(ATP)为自组装结构模板、成核剂、磷源和碳源,采用纳米生物技术和生物质能热化学转换技术,利用ATP特异的可调控自组装功能从分子水平上控制磷酸盐纳米颗粒的沉积矿化,并将磷酸盐纳米颗粒组装成复合体,通过原位复合碳化和晶化热处理,合成具有高能磷酸键和量子点、超晶格纳米结构的新型LiFePO4/Li3V2(PO4)3原位复合正极材料。利用高能磷酸键、量子点和超晶格纳米结构的协同储锂效应,显著提高LiFePO4/Li3V2(PO4)3原位复合正极材料的电化学性能;利用生物分子自组装原理研究量子点和超晶格纳米结构的形成与调控机理;通过研究纳米结构、晶体结构和原位复合结构与电化学性能之间的关系,揭示合成材料的组成、结构对比容量、高倍率性能、能量密度和循环寿命的调控规律。本研究对锂离子电池材料和大容量高功率动力电池材料的理论研究与实际应用具有重要的理论价值和实际意义。

中文关键词: 锂离子电池;能源材料;纳米复合材料;电化学性能;纳米结构

英文摘要: Taking nano-biotechnology and technology of biomass thermochemical conversion, the LiFePO4/Li3V2(PO4)3 situ composite cathode materials with high-energy phosphate bonds, quantum dot and superlattice nanostructure are synthesized by using a high energy biocompound-adenosine triphosphate (ATP) as self-assembled structure template, nucleating agent, phosphorous source and biocarbon source. We will control the sedimentary mineralization of phosphate nanoparticles by regulating self-assembly function of ATP from the molecular level. The phosphate nanoparticles are assembled into the complex by in situ carbonization and heat treatment. The lithium storage synergy of high-energy phosphate bonds, quantum dot and superlattice nanostructure will significantly enhance the electrochemical performances of LiFePO4/Li3V2(PO4)3 situ composite cathode materials. We will research the formation and regulation mechanism of quantum dot and superlattice nanostructure by self-assembly principle of ATP. By studying the relations among nano structure, crystalline structure, in situ composite structure and electrochemical performances, we will also explore the regulation rules of specific capacity, high rate capability, energy density and cycle life with the component and structure of synthesized composite materials in order to improve its electrochemical properties.This study has important theoretic value and practical significance for the theoretic research and its application of materials for lithium ion batteries and large capacity high power lithium ion power batteries.

英文关键词: lithium ion battery;energy materials;nanocomposite;electrochemical performance;nanostructure

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