项目名称: 过渡金属氧化物与石墨烯微纳复合材料的设计合成及其储锂机理研究

项目编号: No.21471100

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 孙灵娜

作者单位: 深圳大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 为了获得高性能的能量转换和存储设备,目前国内外的研究热点是设计和制备具有高容量、长循环寿命以及低耗的锂离子电池负极材料。过渡金属氧化物与石墨烯的复合材料可以很好的提高锂电池的容量、循环性能和大倍率容量。本项目将利用过渡金属氧化物不同的纳米结构与石墨烯构筑三维微纳结构复合材料以期获得高性能的负极材料,考察各种实验条件对复合材料的影响,研究不同结构、形貌的复合材料对其电化学性能的影响规律。研究过渡金属氧化物与石墨烯之间的界面作用行为,通过控制表面化学,利用石墨烯表面的官能团控制金属氧化物自组装过程中的成核,控制合成不同晶相和新的结构,并且根据其电化学性能的特点设计合成过渡金属氧化物和石墨烯微纳结构的复合材料,探索复合材料的储锂机理,为获得高性能锂电池负极材料及其在动力电池领域中的应用提供科学依据和技术支撑。

中文关键词: 石墨烯;锂离子电池;过渡金属氧化物;微纳结构;负极材料

英文摘要: In order to obtain high-performance energy conversion and storage devices, a major research direction appears to be shifting to design, fabrication, and manipulation of various anode materials for lithium-ion batteries with high reversible capacity, long cycle life, and low cost. Transition-metal oxides/graphene composite materials could enhance capacity, cycle life, and rate capability for lithium-ion batteries. Different nanostructures of transition-metal oxides/graphene micro-nanostructures composite will be synthesized and their electrochemical properties will be studied. The effect of various reaction conditions on the composite will be explored. It will be studied that the relationship between different structures and morphologies of the composites and their electrochemical performance. We will do research on the behavior of the interfacial interaction between transition metal oxide and graphene by controlling the surface chemistry. The functional groups on graphene sheets surface determine the nucleation of transition metal oxide during the self-assembly process. And they also can tune the nucleation energies for different crystalline structures and thereby control the crystalline phases. Transition-metal oxides/graphene micro-nanostructures composite materials can be designed prepared, according to the features of their electrochemical properties. Furthermore, this project will analyze the mechanism of lithium ion diffusion, extraction, insertion, and storage in the composite materials. And the research will provide the scientific basis and technical support for their application in the field of lithium batteries.

英文关键词: graphene;Li-ion battery;transition-metal oxide;micro-nano structure;anode material

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