刘勇副教授等在高容量、长寿命锂离子电池研究取得新进展

    锂离子电池在太阳能储能、电动汽车及便携式电子产品等领域有着广阔的应用前景。如何提高锂离子电池的比容量、安全性和循环寿命成为近几年开发高性能锂离子电池电极材料需要解决的重要科学问题。
     相比商业化的石墨电极，二氧化钛是一种“零应变”嵌锂材料，具有安全性好、成本低和资源丰富等优点。然而，二氧化钛材料较低的电子传导能力和较差的倍率性能等问题严重限制了其在锂离子电池中的应用。最近由bat365在线平台网站太阳能系统研究所和光电材料与技术国家重点实验室刘勇等研究人员开发出一种由超小纳米晶构筑的高比表面积二氧化钛微米管。这种分级微纳结构同时具备了大孔、介孔和一维传输通道的优点：超小的纳米晶缩短了锂离子扩散的距离，增加了电解液和活性材料的接触面积，促进电化学反应的进行，从而提升电池的快速充放电性能；微米尺度的一维大孔通道可以增加电解液扩散通量并起到“蓄水池”的作用，而介孔结构则有效地缓冲了锂离子嵌入带来的应力和结构的破坏；特别是纳米晶在整个微米管纵向实现互连可以提供连续的快速电子传输通道。由该电极材料制备的电池在高倍率下循环1000次后仍保持初始容量的92%。该研究成果于3月26日发表在Nature集团出版的Scientific Reports 4 (2014) 4479 (DOI: 10.1038/srep04479)，论文的主要实验工作由刘勇副教授的科研助理辛凌完成。上述工作得到了国家自然科学基金(51272294)、国家重大科学研究计划 (2012CB933704)及光电材料与技术国家重点实验室的支持。（太阳能系统研究所供稿）