《高比能二次鋰電池的基礎研究》是依託廈門大學，由楊勇擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：高比能二次鋰電池的基礎研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：楊勇
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬對下一代高比能二次鋰電池正、負極體系中的一些關鍵基礎性問題開展系統研究，探索並總結其電化學反應機理及反應規律性，繼而解決其核心技術的制約瓶頸問題。研究內容將包括新型高比容量正極材料體系的探索與研究，新型正極體系相關電化學反應機理及其反應過程中電極材料構效關係，長循環穩定性鋰合金負極的構築及其影響電極循環性能的諸因素等。通過闡述電極材料組成、結構及其與電化學性能的關係，進而實現對電極材料性能的有效調控。通過深入開展新電極體系的電極過程動力學研究，闡述其電化學反應機理及其控制因素，進而發展實現新型高比能二次鋰電池體系。這些重要的套用基礎研究將為研發具有自主智慧財產權的下一代高比能二次鋰電池技術提供重要的理論基礎和技術指導。
結題摘要
本項目系統深入研究了高比能二次鋰電池電極及電解質材料體系、材料構效關係與電化學反應機制，包括高比容量聚陰離子型及層狀氧化物和有機聚合物正極材料、高電壓電解液及固態電解質、長循環穩定性鋰合金負極。通過材料設計和合成方法的創新，利用多電子交換反應獲得高比容量，形成了一些可以深入發展的高比能正極材料體系，如聚陰離子型磷酸銅材料利用多電子轉化反應可逆比容量高達350 mAh/g；三聚喹喔啉可逆比容量達到395 mAh/g，10000次充放電循環後，容量保持率可達到70%。成功地獲得了以Li-Na共沉積和共氧化為反應特徵的二次電池負極，發現了有利於Li及Li-Na均勻沉積/氧化的基底材料；較為全面地解析了金屬鋰與不同電解質界面的特性及內在規律，在此基礎上實現了優異的Li沉積/氧化循環。利用多種先進的電化學原位譜學表征技術，如電化學原位XR、XAFS、固體核磁共振譜學及成像技術，結合第一性原理計算，系統深入研究了高比能電極材料充放電過程中電化學反應機理（結構相變、局域化學環境演變、價態變化、離子輸運及電荷轉移機制等），深入剖析了電極材料組成-結構-電化學性能間的構效關係，為發展最佳化高比能二次電池提供了重要的實驗依據和的理論指導。
