刻孔三维石墨烯/一维石墨烯纳米卷电极材料设计及在锂离子电容器中的应用

基本信息
批准号:21576159
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:禚淑萍
学科分类:
依托单位:山东理工大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵金平,赵义,邢令宝,王海宁,唐晓楠,李朝辉,张志刚,张利娜,张静丽
关键词:
石墨烯电极材料孔结构纳米复合材料超级电容器
结项摘要

Lithium-ion capacitors (LIC), a new type of electrochemical storage device, have become a research hotspot in recent years. LIC can deliver high energy in much short time than lithium-ion battery (LIB) and store more energy than electric double layer capacitor (EDLC). The most important challenge LIC are facing today is to design electrode materials for the two electrodes. In this project, we will design some novel graphene-based materials for LIC as the supercapacitor electrode materials and the battery electrode materials. For the oxidate/supercapacitor electrode material system of LIC, etching graphene nanoscroll wrapping active material (such as ZnO and Fe2O3) is designed to improve the power density of the LIC, and used as the battery electrode material to improve the conductivity of oxidate and the Li+ transportant in the materials. In addition, because of the large surface area, the etching 3D graphene is chosen as the supercapacitor electrode material. We do in-depth research on the mechanism and influencing factors of materials tuning, obtain the rules of the materials structure with the performance of the LIC. Through completing this project, we will make a breakthrough in the design and assembly of novel ultrahigh-energy LIC and give the scientific basis for their applications in the field of electric vehicles and smart electrical grid, etc.

锂离子电容器可同时克服超级电容器能量密度低和电池功率密度低的缺点,如何合理地设计正、负极材料以分别满足电荷吸脱附和离子扩散的要求是当前混合超级电容器迫切需要解决的问题。本项目针对锂离子电容器中的金属氧化物/电容材料体系中两极材料,重点针对氧化物一极,设计刻孔一维石墨烯纳米卷包裹电池活性物质(如ZnO、Fe2O3等)的结构作为不对称电容器的电池极材料,解决氧化物的导电性、锂离子的扩散动力学以及循环稳定性等问题。电容极设计刻孔的三维石墨烯材料与其匹配。深入研究刻孔一维石墨烯纳米卷包裹结构以及刻孔三维石墨烯的优化设计方法以及刻孔机理,探明刻孔的一维包裹材料结构以及三维结构与电化学性能之间的构效关系,探讨石墨烯基锂离子电容器的优化组装原理。预计完成本项目可为混合超级电容器在电动车和智能电网等应用进一步奠定科学基础。

项目摘要

本项目提出针对锂离子电容器中的两极材料,分别设计一维刻孔石墨烯纳米卷包裹电池活性物质的结构及三维石墨烯作为不对称电容器的电极材料,解决锂离子的扩散动力学以及循环稳定性等问题。本项目主要在刻孔石墨烯材料的控制制备、石墨烯纳米卷及石墨烯纳米卷复合电极材料的控制制备、三维石墨烯复合电极材料的制备及其在超级电容器和锂离子电池性能研究等方面开展了一系列的工作,发现通过结构设计,刻孔石墨烯、石墨烯纳米卷复合结构及三维石墨烯结构都能够在一定程度上提高其锂离子电池或超级电容器的性能。同时,项目中还延伸至其他碳基电极材料并测试其电化学性能。课题成果丰富了石墨烯基衍生材料的制备方法及制备技术,对石墨烯及石墨烯基材料在储能领域的应用具有一定的引领作用。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022

禚淑萍的其他基金

相似国自然基金

1

原位孪生聚合法设计构筑石墨烯复合电极材料及其锂离子电容器

批准号:51673061
批准年份:2016
负责人:杨应奎
学科分类:E0310
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
2

纳米孔石墨烯/氧化锰复合材料的可控制备及其在高性能锂离子电容器中的应用

批准号:51502306
批准年份:2015
负责人:李章朋
学科分类:E0203
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
3

石墨烯、石墨烯无机复合物三维构架的构筑及其在超级电容器中的应用

批准号:21461008
批准年份:2014
负责人:胡卫兵
学科分类:B0502
资助金额:55.00
项目类别:地区科学基金项目
4

基于自蔓延高温合成的石墨烯基多级孔碳材料的导向制备及其锂离子电容器应用

批准号:51907193
批准年份:2019
负责人:李晨
学科分类:E0707
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目