新型核壳结构氧化铜/导电聚合物纳米复合材料的设计合成与锂电池应用

项目名称： 新型核壳结构氧化铜/导电聚合物纳米复合材料的设计合成与锂电池应用

项目编号： No.51203158

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 有机高分子材料学科

项目作者： 尹志刚

作者单位： 中国科学院福建物质结构研究所

项目金额： 25万元

中文摘要： 有机-无机纳米复合功能材料是先进能源存储材料的最新研究方向之一，开发出成本低、重量轻、结构稳定、电学和电化学性能良好的导电聚合物/金属氧化物有机-无机纳米复合电极材料对于进一步推动锂电池的发展具有重要意义。本项目提出以实心和空心一维纳米结构氧化铜(CuO)为新颖的线模板，原位化学氧化聚合制备导电聚合物涂层，创新性地设计合成一系列具有核壳结构的CuO/导电聚合物二元复合微纳米负极材料。并在此基础上，通过负载硅或锡等单质材料获得基于CuO/导电聚合物核壳结构的三元复合纳米负极材料。该体系材料兼顾柔性共轭聚合物和刚性金属氧化物的优点，能够有效解决过渡金属氧化物电极比容量快速衰减和循环不稳定的问题。研究目标材料结构（组成、形貌和尺寸）与其电化学、电、热等理化性质以及锂电池器件各性能参数之间的关系，为寻找低成本、高储能容量、高循环稳定性和良好倍率性能的锂电池负极材料提供重要的设计方法与制备工艺。

中文关键词： 导电聚合物；金属氧化物；纳米材料；锂电池；能源应用

英文摘要： Organic-inorganic functional nanocomposites are one of the latest research subjects in advanced energy storage materials. Development of conducting polymer/metal oxide nanocompoiste electrode materials with low cost, light weight, structural stability, good electrical and electrochemical properties is significant importance for promoting the progress of lithium batteries.In this proposal, solid and hollow one-dimensional coppor oxide (CuO) nanostructures are employed as novel wire-templates, while conducting polymer layers are covered on them by in-situ chemically oxidative polymerization,resulting in the innovative design and synthesis of a series of core-shell CuO/conducting polymer binary anode materials at micro-nanoscale level. On this basis,ternary nanocomposite anode materials are further fabricated by the deposition of silicon or tin materials on the core-shell CuO/conducting polymer nanostructures. The synthesized materials in this system combine both advantages of flexible conjugated polymers and rigid metal oxides, which can effciently solve the problems of rapid capacity decay and cycle instability in transition metal oxide electrodes. By exploring the relationship between the structures (composition, morphorlogy and size) of the target materials and their physical-chemical properties such as electro

英文关键词： conducting polymer；metal oxide；nanomaterial；lithium battery；energy application