项目名称: 高性能碳纳米纤维/金属氧化物复合膜"柔性"锂离子电池负极的设计、制备及性能调控研究

项目编号: No.21301014

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 张瑜

作者单位: 北京航空航天大学

项目金额: 30万元

中文摘要: 高性能储能用锂离子电池的研究和开发对解决可再生能源存储和电动汽车续航里程短等问题具有重要的科学意义和实用价值,设计和制备具有高效储能特性、无粘接剂、自支撑的柔性电极是突破其发展和应用瓶颈的有效途径。本项目充分借助和发挥具有优异机械和导电特性的碳纳米纤维和高容量金属氧化物之间的协同作用,挖掘和拓展新颖静电纺丝技术,探索碳纳米纤维/金属氧化物柔性负极的设计、制备和表征方法,通过对电极材料组成和结构设计、纺丝工艺优化、碳纳米纤维导电性能和机械性能调控、电池性能表征等,设计和制备出一系列组分和结构可调,形貌、大小和结晶度可控的高容量、高倍率、长寿命锂离子电池柔性负极,揭示其构效关系和反应机理。此复合电极一体成型,省去了复杂的粉末电极制备过程,可降低成本,提高可靠性。本项目提出的设计和构筑高性能低成本锂离子电池柔性负极的新途径以及一体化设计思想,将为促进储能用锂离子电池的研究和开发提供科学依据。

中文关键词: 锂离子电池;负极材料;高容量;循环寿命;倍率性能

英文摘要: With the ever-growing demand for large-scale energy storage applications such as renewable energy and electric transportation, great improvement in high-energy and power-density, cycle life of lithium-ion batteries (LIBs) is urgently needed. There is a general consensus that the breakthrough in performance of LIBs necessarily requires the design and preparation of high-performance binder-free and self-standing flexible electrodes. This project will aim at design and prepare of a series of high-capacity and high-rate, long cycle life, and flexible anode for LIBs by tuning its composition, structure, morphology, size, and/or crystallinity. Based on the obtained experimental results, we will further clarify the reaction mechanism as well as the structure-properties relationship. Furthermore, our proposed free-standing anode will be fabricated using a facile and simple controllable molding process to avoid the use of the binder and metal current collector, and the obtained all-in-one electrode would overcome the instability and low electronic conductivity of the conventional electrode and thus would improve the reliability and performance homogeneity of LIBs. Our project explore a new avenue to design and construct high-performance and low-cost LIBs anode, which may provide a scientific basis for improving the LIBs

英文关键词: Lithium ion batteries;Anode materials;High capacity;Cycling life;Rate capability

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