《矽/碳複合納米結構預鋰化及其在鋰離子電池中的套用》是依託南京大學，由魯振達擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：矽/碳複合納米結構預鋰化及其在鋰離子電池中的套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：魯振達
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
矽基負極材料，因為具有極高的理論儲鋰容量，被認為是最有希望取代目前石墨的下一代負極材料，相關研究已成為當前鋰離子電池研究的重要前沿。本申請針對現有的矽基負極首輪庫倫效率低的瓶頸問題，提出預鋰化矽/碳複合負極的新思路，即採用先將矽/碳複合材料與熔融鋰金屬發生反應，再製備成負極的方法，從根本上解決其首輪庫倫效率低的問題。本申請擬通過對矽/碳複合結構的設計與可控合成，以及熔融預鋰化反應參數的調控，研究探討預鋰化矽/碳結構中的脫/嵌鋰機理；製備出高化學穩定性（在濕度10%的空氣中穩定存在24小時以上）和高性能（首輪庫倫效率大於95%，比容量大於600mAh/g，穩定循環在200個周期以上）的預鋰化矽/碳負極材料。高容量預鋰化矽/碳負極的成功製備也為新型缺鋰正極材料提供有效的負極配對選擇，此方面的研究突破將為發展高能量密度的動力鋰離子電池體系提供理論和實驗依據。
結題摘要
本項目針對現有的矽基負極首輪庫倫效率低的瓶頸問題，提出預鋰化矽/碳複合負極的新思路，即採用先將矽/碳複合材料與熔融鋰金屬發生反應，再製備成負極的方法，從根本上解決其首輪庫倫效率低的問題。項目執行期間，基本按申請書中所列的研究內容展開，並根據項目進行中的新發現進行了多個擴展性研究。（1）開發了鋰化二氧化鈦殼層和銅顆粒保護的矽化鋰納米顆粒負極材料，在電池測試中極大提升了循環穩定性和化學穩定性； （2）研究了預鋰化SiO2顆粒作為高性能鋰離子電池負極材料的可能性，系統的討論了SiO2球的尺寸（6 nm、20 nm，300 nm,和3μm）對於預鋰化產物電化學性能的影響；（3）為與高容量矽基負極材料配對，製備了高電壓平台磷酸錳鋰/碳複合團簇；（4）開發出一種新型的由含鋰離子、三維連續的二氧化矽纖維網路支撐的複合固態電解質，為預鋰化矽基負極的安全套用提供了發展方向。項目執行期間，在ACS Appl. Mater. Inter., Small, Chem. Eng. J等SCI期刊上發表與項目相關論文11篇，申請發明專利2件。
