具有多维介孔隧道结构的高导电性钠离子电池金属氟化物正极材料的设计、制备及其储电特性

基本信息
批准号:51472211
项目类别:面上项目
资助金额:83.00
负责人:王先友
学科分类:
依托单位:湘潭大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李英奇,白艳松,杨秀康,粟劲苍,申永强,余睿智,王镝
关键词:
高导电性金属氟化物多维隧道结构钠离子电池正极材料
结项摘要

With the development of the EV/HEV or PHEV and storage energy station, sodium ion battery has been given an excellent opportunity, howver the key of development for sodium ion battery is dependent upon the development of the cathode materials with high energy and power energy.Based on the extract/insert reaction mechansim, this project will synthesize the hierarchically mesoporous tunnel structure FeF30.33H2O loaded by high conductive graphene after doped trace metal element. The ion liquid serves not only as a non-aqueous solevnt and a soft template for nanostructure control, but also as reagent to provide the necessary fluoride source.The size of the cation in ion liquid can singnificantly influence the crystallinity, cavity size and surface defect concentration of the FeF30.33H2O.F- ions as fluoride source hydrolyzed by BF4- ions,the high ion conductivity and electron conductivity FeF3H2O can be obtained on the surface of the graphene by means of interaction between the cation of ion liquid and pai electron of graphene.Besides, based on the results of first principle calculation and atom simulation technology, the capacity of the as-prepared material is further improved by doping trace metal element at the Fe site.According to the quantitative relationship between structure and performance of the material and size of the cation of ion liquid, hierarchically mesoporous tunnel strucutre formation and controlling technology will attentively studied. A new facile synthesis route of metal fluoride with hierarchically mesporous tunnel structure will be proposed, and the elelctrochemical reaction mechansim and storage energy characteristics of the material will be discussed.All work will provide some new idea and technology for the development of sodium ion battery with high performance.

电动汽车和新能源储能产业为钠离子电池带来了巨大发展机会,其关键在高能量密度和功率特性正极材料的开发。本项目提出制备基于嵌入/脱出反应、具有高导电性的石墨烯载多维介孔隧道结构微掺杂FeF30.33H2O正极材料。用BF4-基离子液体作结构导向剂和反应介质,控制离子液体的阳离子尺寸调控材料结晶度、孔洞尺寸、表面缺陷浓度和微观结构,借助BF4-水解产生的F-作氟源,通过石墨烯表面pai电子与离子液体阳离子相互作用,在石墨烯表面室温环境友好地制备具有多维隧道结构的高离子和电子导电性FeF30.33H2O。通过第一性原理计算和原子模拟技术,在Fe位微量掺杂使材料富Na而进一步提高比容量。同时,通过对材料微孔构筑、性能与离子液体阳离子尺寸等关系的定量研究,确定结构形成、演化规律及控制方法,提出制备新型多维隧道结构金属氟化物的新路线,揭示其电化学特性和储能机理,为高性能钠离子电池正极材料发展提供新思路。

项目摘要

电动汽车和新能源储能产业为钠离子电池带来了巨大发展机会,其关键在高能量密度和功率特性正极材料的开发。本项目提出制备基于嵌入/脱出反应、具有高导电性的石墨烯负载多维介孔隧道结构微掺杂 FeF30.33H2O 正极材料。用BF4-基离子液体作结构导向剂和反应介质,控制离子液体的阳离子尺寸调控材料结晶度、孔洞尺寸、表面缺陷浓度和微观结构,借助BF4-水解产生的F-作氟源,通过石墨烯表面π电子与离子液体阳离子相互作用,在石墨烯表面室温环境友好地制备具有多维隧道结构的高离子和电子导电性 FeF30.33H2O。通过第一性原理计算和原子模拟技术,在 Fe 位微量掺杂使材料富 Na 而进一 步提高比容量。同时,通过对材料微孔构筑、性能与离子液体阳离子尺寸等关系的定量研究,确定结构形成、演化规律及控制方法,提出制备新型多维隧道结构金属氟化物的新路线,揭示其电化学特性和储能机理,为高性能钠离子电池正极材料发展提供新思路。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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