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研究了长寿命锂电池储能的新发展的关键材料,锂存储机制

发布日期:2019-11-26 来源:未知 作者:admin 浏览:144

锂离子电池已广泛应用于社会生活的各个方面,给人们的生活带来便利。新能源汽车综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器、二甲醚)。新能源公交客车引进先进技术、装备、关键部件及智力,合资、合作都是必要的,但自主更加重要,自己不掌握核心技术等要素,是不会有话语权的,在产业发展的关键时期,新能源汽车及关键部件企业迫切需要一个权威平台,展示独立自主的核心技术。新能源汽车汽车产业刚刚发展起来,汽车普及率低,因而在汽车动力系统发展战略选择上有更大的自由度,在新能源汽车研发和产业化方面具有比较优势,推广应用新能源汽车的阻力也会小得多。但是,锂离子电池还存在一些基本的科学问题,其中,进一步揭示锂离子电池储能材料的作用机理,对提高锂离子电池的性能和探索新材料具有重要意义。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)清洁能源实验室e01组研究员胡永胜,以及其他研究人员将尖晶石结构的钛酸锂(Li4Ti5O12)涂覆在含氮碳材料的长寿命储能锂离子电池上,以构建有效的三维混合导电网络,极大地提高了材料的倍增性能(Adv.Mater.,23:1385-1388,2011;Phy S.Chem)。化学。Phys.,13:15127-151332011年;Chemsuschem,5:526-5292012年)。同时,李红研究员、胡永胜研究员与a01组顾林研究员合作,利用球差校正环开放场成像技术(stem-abf)和第一性原理计算,在原子尺度上研究锂离子在储锂材料中的储存行为。

利用该技术对钛酸锂在充放电过程中的结构演化进行了深入的研究,并利用该技术在[110]的方向上清晰地观察了钛酸锂在钛酸锂中的储存位置。取得了下列新的进展。(i)已经清楚地观察到钛酸锂在钛酸锂中沿着[110]方向的方向的存储位置。(二)在原子尺度上首次观察到材料的两相界面结构,这证实了钛酸锂中的两相反应机理,这对于理解锂离子电池中的两相反应机理具有重要的参考价值。(iii)通过原子分辨的电子能量损失谱(EEL)研究锂离子材料中的电荷分布。发现电荷的非均匀分布与第一原理计算结果一致。(iv)观察到所有钛酸锂材料的表面显示出厚度为1或2nm的结构,其与本体相的厚度不同,这可能是钛酸锂材料的实际应用中的胀气的原因。相关结果发表在新的高级材料发行(Adv.Mater.,2012,24:3223/3238)中。)。

上述工作得到了科学的储能材料研究部,并定向能源项目组的项目科学院能源项目的重点项目百人计划,基金会支持小组科学院知识创新工程,创新团队。

图1。(a)尖晶石Li4Ti5O12的晶格结构图,垂直方向为[110],1、2、3和4分别对应16D、32E、8A和16C晶格位置。(b)和(c)li4ti5o12的球差校正暗场和亮场照片。(d)对比度反转线性对比图,沿AB方向,放大局部图像和原子结构图。

图2.化学锂xTi5O12(x=0.15)两相界面的界面图。(A)电子显微镜。黄线是一个两相界面,与线的对比图。(D)颜色(Li4Ti5O12相(区域1)和Li7Ti5O12相(区域2))对应于a图(Li4Ti5O12相(区域1)和Li7Ti5O12相(区域2))中这两个区域的线对比度图。(B)和(C)分别。给出了两相(Li4Ti5O12相(1区)和Li7Ti5O12相(2区)之间的界面图。