《三維多孔矽負極材料的微結構設計製備及儲鋰性能》是依託北京理工大學，由秦錦雯擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：三維多孔矽負極材料的微結構設計製備及儲鋰性能
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：秦錦雯
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對目前鋰離子電池矽負極材料充放電效率低和容量衰減快的問題，我們提出從材料微結構設計入手開發三維多孔矽負極材料。利用富矽生物質材料自身三維多孔結構，以及通過有機及無機矽源多組元、多相可控制備獲得三維多孔SiOx前驅體。為了突破傳統矽材料苛刻的合成條件，將開發多種熔融鹽體系實現液態反應環境，探索三維多孔SiOx前驅體的鎂熱或鋁熱反應低溫還原策略。同時我們將進一步研究表面保護膜和預鋰化過程對其電化學性能的最佳化機制，闡明三維多孔矽負極材料中鋰離子擴散遷移、電子傳輸與材料定向設計的內在關係，為開發高比容量和長穩定性的新型鋰離子電池負極材料提供新的思路和技術基礎。
結題摘要
鋰離子電池因能量密度大、循環性能優越、安全便捷等特點，成為大規模儲能的重要技術之一。本項目圍繞矽基負極材料的可控制備，獲得了電化學性能優異的層-層自組裝Si/MXene體系。具有類金屬導電性的MXenes加入電極材料，不僅顯著提高材料導電性，而且有效緩解矽納米粒子在充放電過程中的體積膨脹，提高了複合材料的循環性能。此外，我們還擴展了二維MXenes材料在鋰離子電池中的套用，研究表明MXenes層間原位形成的碳納米管，可有效克服其層間范德華力堆疊導致的電化學活性位點減少和離子傳輸受阻的問題。同時我們把該研究策略也擴展到其他化合物，如金屬氧化物，硫屬化合物，普魯士藍類似物，NASICON型的磷酸鹽，開展了一系列工作。我們通過深入研究不同納微結構和合成條件的映射關係，揭示目標結構的構築機理。並側重研究它們作為電池電極材料的性能評價和電化學作用機制，闡明鋰離子擴散遷移、電子傳輸與材料定向設計的內在關係，為開發高比容量和長穩定性的新型鋰離子電池材料提供新的思路和技術基礎。本項目主要完成了上述的研究內容，項目負責人共發表SCI論文16篇，此期間培養碩士研究生4名，本科生1名。
