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化学化工与环境学院在电化学能量转换与储存领域取得研究进展

化学化工与环境学院 2018-03-12 12:08 浏览:

近日,化学化工与环境学院曹晓雨教授团队在高比能可充锂电池正极材料钒酸盐的电化学改性研究方面取得积极进展,其研究成果《LiV3O8/Polydiphenylamine Composites with Significantly Improved Electrochemical Behavior as Cathode Materials for Rechargeable Lithium Batteries》在ACS Applied Materials & Interfaces上在线发表(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b0036)。

ACS Applied Materials & Interfaces是美国化学会创办的工程技术领域一流期刊,2017年影响因子为7.504。朱利敏副教授和曹晓雨教授分别为该成果的第一作者和通讯作者,化学化工与环境学院及郑州市高比能化学电源材料重点实验室为该成果的工作单位,河南工业大学为唯一署名和通讯作者单位。

锂离子电池因其高的能量密度被认为是最具有前景的储能方式之一,已经在电动汽车领域展开了商业化应用,继续提高锂离子电池的能量密度依然是研究者的不懈追求。目前,锂离子电池的容量主要由正极材料的容量决定,寻找具有高放电容量和稳定性的正极材料是提升锂离子电池能量密度的关键。能够进行多电子输运的层状LiV3O8(LVO)正极材料具有高的放电容量,因其低的成本及良好的安全性而引起人们的关注,但该材料电子电导率低,充放电过程中易产生不可逆相变,且部分钒元素溶于电解液,从而导致材料的倍率性能和循环性能变差。曹晓雨教授团队采用流变相反应法制备出高容量的LVO正极材料,通过与二苯胺单体现场氧化聚合反应,首次制备了LVO/聚二苯胺(LVO/PDPA)复合正极材料。结果表明,具有高电子电导率的PDPA聚合物包覆在LVO颗粒的表面,提升了锂离子在复合材料中的扩散动力学、抑制了LVO的相变和与电解液的副反应、缓冲了LVO在锂离子嵌入和脱出时的应力形变、稳定了LVO的晶体结构,从而达到了电化学协同效应的目的,使LVO/PDPA复合材料表现出了高的倍率性能和循环性能,为高容量(多相变)正极材料的性能改善提供了研究思路和有益借鉴。

该工作得到了国家自然科学基金、河南省高校科技创新团队支持计划及河南省高校科技创新人才支持计划的资助。

(责任编辑:隋飞

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