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高比能二次電池電極材料研究獲新進展
 
    發布時間:2020-03-10 08:42:51    訪問次數:257     返回
        近日,2019年吉林省科學技術獎揭曉。由中國科學院長春應用化學研究所張新波研究員等完成的“高比能二次電池電極材料設計、合成及性能研究”成果榮獲2019年吉林省自然科學獎一等獎。

  二次電池作為一類重要的能量儲存器件因具有綠色環保、能量密度高和循環壽命長等優點,已經被廣泛應用于手機、筆記本電腦等電子產品。隨著二次電池在新能源汽車和大規模儲能等領域的廣泛應用,對其性能提出了越來越高的要求,而設計和合成高性能電極材料是突破二次電池性能瓶頸的關鍵。

  長春應化所科研人員聚焦二次電池電極材料的理性設計原則、可控合成方法和性能提升策略等關鍵科學問題,面向高比能二次電池開展了深入研究。他們開展了三維大孔和異質元素摻雜電極的設計、合成及電化學性能探索,解決了碳負極材料比容量低的難題,為下一代高性能鋰/鈉離子電池電極材料的開發提供了新思路;開展了金屬氧化物負極的制備與一體化電極的構筑,大幅提高了電池的能量密度,為儲能領域一體化電極的設計提供了經驗;開展了綠色可再生有機電極材料設計、合成與儲能機理研究,為下一代可再生有機電池電極材料的設計與開發奠定了理論基礎。

  該系列創新性成果的取得對于開發設計下一代高性能二次電池電極材料及高性能儲能器件具有重要意義,為綠色有機電極材料的開發貢獻了新方案。

  該成果8篇代表性論文被SCI論文他引1128次,其中5篇論文成為ESI高被引論文,20篇核心論文被SCI論文他引2642次。

  圖1:三維大孔電極的制備與性能研究。PEDOT/FeF3多孔電極的制備過程(a),形貌(b-d)和電化學性能(e);異質元素摻雜碳多孔電極的儲鋰機制(f)和電化學性能比較(g)

  圖2:一體化電極的構筑與性能研究。GeO2一體化電極的形貌和擴散機制(a)與電化學性能(b);CoO/石墨烯復合一體化電極的制備過程(c)與循環穩定性(d)

  圖3:有機電極材料的制備與性能研究。(a)基于聚多巴胺構筑的綠色電池示意圖,(b)聚多巴胺電極材料的循環穩定性和(c)聚多巴胺儲鋰的理論計算

 


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