《核殼ZnFe2-xMxO4/C中空複合結構設計、調控及儲鋰性能研究》是依託安徽工業大學，由侯林瑞擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：核殼ZnFe2-xMxO4/C中空複合結構設計、調控及儲鋰性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：侯林瑞
- 依託單位：安徽工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
ZnFe2O4作為鋰離子電池負極材料具有高安全性、低成本和高比容量等獨特優勢。但較低電導率、庫倫效率和較差循環穩定性等缺陷限制其在動力電池領域中的套用。基於此，本項目擬採用中空微結構、Fe位異離子摻雜和碳包覆三者協同耦合設計理念，可控合成高性能核殼ZnFe2-xMxO4/C中空結構鋰離子電池複合負極材料。將實驗研究和理論計算有機結合，探究Fe位摻雜組元及其比例對電極材料庫倫效率、電子電導、嵌鋰電壓及結構穩定性的影響規律和作用機制，獲知碳殼形態和核殼表-界面微結構對電極材料整體性能提升的內在機制，以及鋰離子在碳殼及核殼表-界面中的輸運機制。闡明脫嵌鋰過程中電極微結構、摻雜組元、相組成與電化學儲鋰性能之間演變規律，構建“組分-微結構-電化學儲鋰性能”之間內在關係及作用理論。為開發具有高比容量、高穩定性、高倍率、高安全性和低成本的高性能新型鋰離子電池負極材料提供技術支持和理論指導。
結題摘要
高安全性、低成本和高比容量使ZnFe2O4成為極有套用潛力的負極材料，但是其較低的電子電導性、庫倫效率和較差的電化學穩定性等極大限制了它在動力電池領域中的廣泛套用。鑒於此，本項目採用了中空微結構、Fe位離子摻雜及碳包覆三者協同耦合設計理念，可控合成了高性能核殼C/ZnMxFe2-xO4中空結構鋰離子電池複合負極材料。將實驗研究和理論計算有機結合，探究了Fe位摻雜組元及比例對材料庫倫效率、電子電導、工作電壓及結構穩定性的影響規律及作用機制，獲知了碳層形態和核殼表-界面微結構對材料整體性能提高的內在機制及Li+在碳殼及核殼表-界面中的輸運機制。闡明了脫嵌鋰過程中電極微結構、摻雜組元、相組成與電化學儲鋰性能之間的演變規律，構建了“組分-微結構-電化學儲鋰性能”之間內在關係及作用理論。內外碳-碳/聚吡咯雙導電和緩衝網路的創製為高效解決低電極電子電導/庫倫效率/倍率和循環穩定性較差等難題提供了有效策略。理論模擬計算揭示了充放電過程中體積演變規律，為內部中空空腔體積的設計和調控提供了極為重要的指導，揭示了中空特徵結構形成機制以及高效宏量和低成本可控合成策略，為拓展其產業化開闢新途徑，促進相關學科的交叉融合。本項目的實施為開發具有高比容量、高穩定性、高倍率、高安全性、低成本的新型鋰離子電池負極材料提供技術支持和理論指導。
