金属铝配位氢化物的储锂机理研究

Energy crisis and environmental pollution have become the serious problems facing the world today. Developing lithium-ion batteries driven vehicles is one of the effective ways to relieve the energy crisis and environmental pollution. However, energy density is the main bottleneck for the large-scale applications of current on-board lithium ion batteries. In this project, several important fundamental problems in the alkali, alkaline-earth and transition metal alanates for lithium storage will be investigated for developing novel lithium storage materials with high-density. The important fundamental problems are as follows: A) controllable synthesis and structural characterization of new transition metal alanates, B) electrochemical lithium storage mechanisms of new metal alanates, and C) cycling degradation mechanisms of metal alanates for lithium storage. The purpose of this proposal is to reveal the key influence factors of lithium storage properties of new metal alanates and corresponding mechanisms, and then develop new high-density lithium storage materials with good electrochemical performances. This study will provide a theoretical and technological guide for further research and development of high-density lithium storage materials.

能源危机和环境污染是当今世界面临的一个严重问题，发展锂离子电池电动汽车是缓解该问题的有效途径之一。然而，锂离子电池的能量密度是目前车载锂离子电池走向大规模产业化的一个主要瓶颈。本项目以开发新型高能量密度储锂材料为目标，对碱金属、碱土金属和过渡金属铝配位氢化物的电化学储锂性能及其储锂机理进行基础科学研究。具体内容包括：新型过渡金属铝配位氢化物的可控合成与结构表征；新型金属铝配位氢化物的储放锂机理；金属铝配位氢化物储放锂的循环容量衰退机理。本项目的研究旨在揭示影响新型金属铝配位氢化物储锂性能的关键因素及其机理，研制出一类综合性能较好的新型高能量密度储锂材料，为新型高能量密度储锂材料的进一步研究和开发奠定理论与技术基础。

锂离子电池的能量密度是目前车载锂离子电池走向大规模产业化的一个主要瓶颈。研究开发高能量密度锂离子电池对推动电动汽车大规模应用具有重要意义。本项目通过一些列探索研究，获得了合成碱金属、碱土金属和过渡金属铝配位氢化物的方法，对合成的金属铝配位氢化物的微结构进行了表征，并确定了金属铝配位氢化物的电极制作方法和电解液/电解质，为进一步的电化学性能和储锂机理研究提供了有力支持。通过对金属铝配位氢化物的电化学性能研究，掌握了碱金属、碱土金属和过渡铝配位氢化物的电化学储锂性能的变化规律，阐明了碱金属、碱土金属和过渡金属铝配位氢化物的成分、微结构与电化学储锂性能的相互关系，揭示金属铝配位氢化物材料的电化学储锂机理。通过对电化学性能的影响因素研究，阐明了影响金属铝配位氢化物负极材料电化学储锂性能的4个关键因素，为进一步调控其电化学储锂性能提供理论依据。在此基础上，阐明了改善金属铝配位氢化物材料的电化学储锂性能的4种技术途径。此外，还在金属配位氢化物的储氢性能和储氢机理、其它高容量储锂材料的制备、电化学性能和储锂机理方面开展了一些基础研究，获得了有意义的研究结果。本项目资助的研究成果对进一步研究和开发新型高容量储能材料具有重要的参考作用。