《新型TiO2(B)基複合材料的微納結構調控與儲鋰機制研究》是依託華中科技大學，由胡先羅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型TiO2(B)基複合材料的微納結構調控與儲鋰機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：胡先羅
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
研究與開發高效、廉價的大規模儲能技術是利用可再生能源的關鍵，是國家未來能源戰略的重要組成部分。電化學儲能具有能量密度高、回響時間快、維護成本低、靈活方便等優點，成為目前大規模儲能技術的重要發展方向。本項目旨在研發一系列面向下一代用於電網儲能的長壽命鋰離子電池負極材料，主要研究TiO2(B)納米晶及其複合物的可控制備與微/納組裝、表面改性，探索TiO2(B)基複合材料可控生長與形成機制，系統研究TiO2(B)基納米複合物的化學組成、晶體結構、形態、三維組裝對其電化學性能的影響，揭示微/納米結構與儲鋰性能的構效關係、演變規律以及電子傳導、鋰離子擴散相關原理，實現高性能鋰離子電池負極材料的可控制備與套用。為開發下一代長壽命高比容量的電網儲能用鋰離子電池負極材料提供有益的指導與幫助，為規模化電化學儲能技術的發展奠定科學基礎，促進材料、化學、能源等學科的交叉融合。
結題摘要
本項目通過原位自組裝、微波化學等創新的材料製備方法，設計合成與可控構築了基於TiO2的納米複合結構電極材料，系統研究了晶相結構、表面鍵合、納米複合等關鍵因素對儲鋰/儲鈉電化學性能的影響。結合第一性原理理論計算，揭示了快速鋰離子傳輸的插層贗電容機制，提出了“表面鍵合強偶聯”有利於提升電荷傳輸能力與儲鋰容量。在本項目研究內容的基礎上，進一步拓展了TiO2儲鋰材料的套用，探索了納米複合TiO2電極材料在混合鋰離子電容器中的套用基礎，研究了TiO2電極的儲鈉性能，為發展高性能長壽命大規模儲鋰器件提供理論模型與實驗基礎，對推動TiO2電極材料在電池中的產業化套用具有重要的意義。由於Nb2O5的電化學特性與TiO2材料類似，我們進一步探索了Nb2O5納米結構材料的儲鋰特性。標註該項目資助的SCI學術論文38篇，主要發表在Nat. Commun.、Chem. Soc. Rev.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Small, J. Mater. Chem. A、Chem. Eur. J.、ACS Appl. Energy Mater.等著名國際學術期刊上，受到了國內外同行的廣泛關注。發表在Nat. Commun.的論文入選了ESI高被引論文與熱點論文，並且入選2015年度“中國百篇最具影響國際學術論文”及“2015年度華中科技大學十大科技進展”。
