[01762032]新能源电池高性能电极材料研究

能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。利用电池作为能量来源,可以得到具有稳定电压,受外界影响很小的电流。每一次电池技术的突破,都带来了相关设备革命性的进展。新能源电池,如锂电池,燃料电池等已成为世界瞩目的焦点。探索新能源电池电极材料,提高材料性能是重要的基础和应用研究的前沿课题。本项目涵盖锂电池电极材料与燃料电池电极材料探索领域,阐述了电极材料形貌,结构对电化学性能的影响,并阐明了电极材料的存储机制。取得创新性成果如下： 1．首次合成涂碳 Li2MoO4纳米管材料,提供了该材料作为锂电池电极的直接实验证据,阐明了充放电过程的锂存储机制。利用仿生学原理,设计了一种类海胆纳米/微米混合材料,修饰传统微米尺度电活性材料。 2．率先利用碳纳米管优异的弹性力学性能和导电性能构筑碳纳米管弹性导电网络,成功合成Si/石墨/多壁碳纳米管复合电极材料,有效抑制了锂电池充放电过程中的体积效应,显著提高了电极材料的循环性能。实现了无生长基底的高质量、大面积石墨烯的低成本可控合成。 3．首次将改进的Hummers方法处理过的石墨毡电极材料应用到全钒氧化还原液流电池中,与传统热处理方法得到的石墨毡材料相比,应用该电极的电池库仑效率、电压效率及能量效率均大幅提高,阐明了电池效率提高的微观机制。 4．以二氧化铈作为功能化载体,与Pt/C催化剂复合,清除了质子交换膜燃料电池氧化还原过程中产生的自由基,解决了燃料电池大负载或动态工况造成的欠气对电池的损坏问题。 本项目8篇代表性论文SCI他引次数302次（google 学术搜索406次）,单篇SCI最高他引131次（google 学术搜索187次）。8篇代表性文章中包括在新能源材料领域具有国际影响力的Nanoscale 1篇（影响因子：7.76）,Carbon 2篇（影响因子6.8）,Electrochimica Acta 2篇（影响因子4.7）, Journal of Power Sources 2篇（影响因子：6.333）,International Journal of Hydrogen Energy 1篇（影响因子：3.205）等。本项目受到7项国家自然科学基金及3项国家863计划资助。