《富勒烯構建動力鋰離子電池複合SEI膜及其性能研究》是依託河南師範大學，由李苞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：富勒烯構建動力鋰離子電池複合SEI膜及其性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李苞
- 依託單位：河南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
固體電解質界面膜(SEI膜)對鋰電池的性能有著至關重要的影響，對其深入的研究也是解決動力鋰電池所面臨諸多難題的有效途徑之一。目前SEI膜的研究主要集中在材料表面的改性和尋找更好的鋰鹽、溶劑、添加劑等領域。富勒烯分子具有獨特的幾何、電子結構，用它包覆的電極材料表現出優異的電化學性能，因此本課題擬以富勒烯聚合物為骨架構建複合的SEI膜，並系統的研究其組成、結構與性能之間的關係：採用熱聚合、電化學聚合等方式在碳基、矽基兩類負極材料表面聚合一層富勒烯聚合物膜或富勒烯/高分子的共聚膜，藉助紅外、拉曼、核磁、阻抗等手段檢測聚合膜和複合SEI膜的組成和結構，藉助DSC、TGA、AFM等設備研究其熱穩定性和機械性能，找出富勒烯聚合膜、複合SEI膜對電池安全、循環、存儲等性能的影響，探索複合SEI膜對電極界面電化學行為的影響以及鋰離子的傳輸機制，豐富鋰電池界面研究理論，為複合SEI膜的套用提供理論支持。
結題摘要
鋰離子電池的固體電解質界面膜(SEI)結構複雜，但對電池的性能有著舉足輕重的影響。通過構建人工組分，進而研究SEI膜的形成機理，對理解SEI膜有很大幫助。我們藉助於富勒烯這一直徑約為0.7nm的籠狀分子，在電極材料表面構築一層富勒烯分子，然後在充放電過程中形成富勒烯複合的SEI膜。這種複合結構的SEI膜在強度和熱穩定性方面優於原生的SEI膜。這種優越性具體表現在電化學方面的性能提高。由於其結構穩定，對材料保護充分，因而使得材料的充放電循環穩定性得到了大幅度的提高：(一)在Pt基底材料上實現了富勒烯的聚合，聚合薄膜的厚度大約在12μm左右，薄膜是由微米級的富勒烯聚合顆粒組成。顆粒之間有縫隙，有利於實現構建人工複合SEI膜。(二) 對隔膜材料進行表面處理，然後修飾離子導電聚合物，發現這種修飾後的隔膜對LiFePO4和富鋰錳基正極材料的放電容量及循環性能均有較大幅度的提高。EIS分析結果說明修飾層對SEI膜的形成和性質有幫助。(三)採用雙功能模版劑製備高容量和高首次效率的富鋰錳層狀氧化物：放電比容量高達308 mAh/g並且首次庫侖效率達到85%。然後對富鋰錳基正極材料進行富勒烯C60的修飾，使得材料的容量衰減得到充分的抑制，循環性能得到大幅度的提高。相關研究成果發表在ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Power Sources等SCI一區雜誌上，並在第十八屆全國電化學會議上對研究成果作口頭報告。
