《具有高容量快速充電特性的三維結構薄膜Li離子電池研製》是依託華東師範大學，由王連衛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：具有高容量快速充電特性的三維結構薄膜Li離子電池研製
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王連衛
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目探索利用矽微通道板構建具有快速充電且具有較高容量的三維薄膜鋰離子電池。採用業已成熟的電化學刻蝕工藝製作矽微通道板，無電鍍鎳作為電流收集極，研究MoS2、碳納米管等負極材料以及LiFePO4、LiCoO2等正極材料在微通道中的均勻沉積及其對電學行為的影響，探索PVDF-HEP等有機電解質材料以及鋰磷氧氮等無機電解質材料在矽微通道中的沉積，構建兩種不同結構的三維鋰離子電池，即以矽微通道板/Ni/MoS2/電解質/磷酸鐵鋰（或鈷酸鋰）構建第一種方案的三維薄膜鋰離子電池和以矽微通道板/Ni/磷酸鐵鋰（或鈷酸鋰）/電解質/碳納米管構建第二種方案的三維薄膜鋰離子電池，研究比較兩種不同構造的三維鋰離子電池的充放電特性和工藝路線並確定其中一種結構進行重點研究，從而形成能夠適應三維電池結構的最佳化的製作方法，最終獲得具有快速充電特性、和一定容量的新型結構薄膜鋰離子電池，並由此獲得相關製作方法和工藝。
結題摘要
摘要 本項目研究了以矽微通道板作為負極的鋰離子電池的製備以及充放電特性， 研究了磷酸鐵鋰正極材料對於提高三維鋰離子電池行為的影響。研究發現多孔化磷酸鐵鋰可以提高循環性能。由於鋰離子的擴散特性相當強，原先構想的在通道內部實現三維電池的想法無法實現。但是在研究中發現，在充放電過程中，矽負極材料的體積變化達到300%，而矽微通道板結構為體積的變化容留了空間，提高了矽作為鋰離子電池負極的循環性能；研究還發現，矽微通道板壁的厚度對改善循環性能影響很大，適當減薄可以提高循環特性。作為項目的拓展，研究了在矽微通道板基礎上製作的Co(OH)2、Ni(OH)2等電極材料的超級電容性能，發現該材料具有較高的質量比電容，加入碳球可以改善充放電特性，提高容量。探索了石墨烯/MnO2/矽微通道板超級電容特性，發現石墨烯可以極大地改善循環性能，即使達到20000圈，也還有較大容量，並且充電和放電速度亦有顯著增加。本項目已經發表相關SCI論文16篇，在本項目資助下已經畢業博士生3名，碩士生11名。本項目已經完成原計畫書規定的任務。
