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《纳米研究》刊发孙永明教授团队关于新型Li3P/C高容量电池负极最新研究进展

来源:     作者:能源光子学功能实验室    发布时间:2020年05月15日    浏览:

随着近些年便携式电子设备、零排放电动汽车以及太阳能、风能等新型可再生能源的蓬勃发展,人们提出了越来越多的新型锂离子电池 (LIBs)技术与机理,以实现更高的能量密度、更长的循环寿命、更快的倍率性能和更好的安全性。孙永明教授课题组开发了一种新型的Li3P/C纳米复合材料,用于高性能锂离子电池负极(图一)。这种Li3P/C纳米复合材料主要结构特征为将Li3P超细纳米畴嵌入到微米级的多孔碳颗粒中。在电化学过程中,受益于其独特的微/纳米结构,电子能够在多孔碳骨架导电通道中迅速传输;同时,负极活性材料Li3P被限域于多孔碳孔隙中,可有效在二次颗粒层次抑制体积变化和获得稳定SEI界面结构,从而避免了整个Li3P / C负极的结构塌陷。最终可实现在0.1 C初始脱锂过程中791mAh/g的高可逆锂离子比容量(根据Li3P/C的质量计算),同时在6 C高倍率充放电中,也表现出高的倍率性能(75%的0.5 C时的可逆容量)与优异的循环稳定性(图二)。此外,这种新型的Li3P/C高容量含锂合金负极,能与高容量的不含锂正极(如S、V2O5和FeF3)匹配,有望构筑下一代高能量密度的锂离子全电池。

图一、Li3P/C纳米复合材料的循环机理图。

图二、Li3P/C纳米复合材料的电化学储锂性能:不同电流密度下的(a)容量-循环曲线和(b)电压-容量曲线。(c)0.2C下不同循环的电压容量曲线。


4月14日,国际权威期刊《纳米研究》(Nano Research)线上刊发相关研究成果《多孔碳封装超细Li3P纳米团簇作为高性能锂离子电池负极》(Confining ultrafine Li3P nanoclusters in porous carbon for high performance lithium-ion battery anode)(论文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-020-2756-2 )。论文的第一完成单位为华中科技大学武汉光电国家研究中心,孙永明教授和王莉教授为论文共同通讯作者,博士生毛尔洋为论文第一作者。该研究工作得到了国家自然科学基金(No. 51802105)和中央高校基本科研业务费(HUST:2019JYCXJJ014)相关项目的资助。

为推动我国科技期刊高质量发展,加快建设世界一流科技期刊,夯实进军世界科技强国的科技与文化基础,2019年11月,教育部主管的《纳米研究》(Nano Research)(近五年IF:8.670,2018) 入选由中国科协、财政部、教育部、科学技术部、国家新闻出版署、中国科学院、中国工程院等七部门联合实施的“中国科技期刊卓越行动计划”项目中的第一梯队“领军期刊”,目前该刊已被SCI、EI、SCOPUS等近20个数据库收录。