项目名称: 新型TiO2(B)基复合材料的微纳结构调控与储锂机制研究

项目编号: No.51472098

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 胡先罗

作者单位: 华中科技大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 研究与开发高效、廉价的大规模储能技术是利用可再生能源的关键,是国家未来能源战略的重要组成部分。电化学储能具有能量密度高、响应时间快、维护成本低、灵活方便等优点,成为目前大规模储能技术的重要发展方向。本项目旨在研发一系列面向下一代用于电网储能的长寿命锂离子电池负极材料,主要研究TiO2(B)纳米晶及其复合物的可控制备与微/纳组装、表面改性,探索TiO2(B)基复合材料可控生长与形成机制,系统研究TiO2(B)基纳米复合物的化学组成、晶体结构、形态、三维组装对其电化学性能的影响,揭示微/纳米结构与储锂性能的构效关系、演变规律以及电子传导、锂离子扩散相关原理,实现高性能锂离子电池负极材料的可控制备与应用。为开发下一代长寿命高比容量的电网储能用锂离子电池负极材料提供有益的指导与帮助,为规模化电化学储能技术的发展奠定科学基础,促进材料、化学、能源等学科的交叉融合。

中文关键词: 新能源材料;锂离子电池;负极材料;纳米复合材料;电网储能

英文摘要: To develop large-scale energy-storage technologies with high efficiency and low cost is crucial to the utilization of renewable energy, and is one of the most important parts in China's Energy Strategy for the Future. Electrochemical energy storage has become the important research direction in the fields of grid-scale energy storage because of high energy densities, short response time, low-cost maintenance, and flexibility. This project aims to develop highly revisable anode materials in lithium-ion batteries (LIBs) for next-generation grid-scale energy storage. Rational synthesis, nano/micro-assembly, and surface modification of TiO2(B) nanocrystals and TiO2-based nanocomposites will be carried out. The controllable growth and formation mechanism of TiO2-based nanocomposites will be explored. The dependence of the electrochemical properties on the composition, structure, morphology, and 3D architecture will be investigated systematically. The relationship between the microstructure/nanostructure and the lithium-storage performance together with the evolution rule will be clarified. Furthermore, we will explore the processes of the electron conduction and Li-ion diffusion during electrochemical discharge/charge reactions, facilitating the controlled synthesis as well as the future use of the resulting high-performance anode materials in LIBs. It is expected that this research would not only provide beneficial guidance and help to next-generation long-life, high-capacity LIBs for grid-scale energy storage, but also lay the scientific foundations for large-scale electrochemical energy storage, thus promoting the discipline cross and fusion of materials, chemistry, energy, etc.

英文关键词: New Energy Materials;Lithium-Ion Batteries;Anode Materials;Nanocomposite Materials;Grid-Scale Energy Storage

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