納米線電化學儲能材料與器件

編號：NMJS04671

篇名：納米線電化學儲能材料與器件

作者：麥立強； 陳丹丹； 趙康寧； 陳施諭； 魏湫龍； 陳偉；

關(guān)鍵詞：納米線； 儲能器件； 本征輸運性能優(yōu)化； 結(jié)構(gòu)構(gòu)筑； 原位表征；

機構(gòu)： 材料復合新技術(shù)國家重點實驗室,武漢理工大學-哈佛大學納米聯(lián)合重點實驗室； 武漢理工大學；

摘要： 減少容量衰減、提高能量密度及倍率性能是當前電化學儲能器件發(fā)展的國際性難題,研發(fā)新型高性能納米儲能材料及其器件是解決這一難題和發(fā)展高功率密度、高能量密度及高循環(huán)穩(wěn)定性的下一代動力電池的有效途徑之一.納米線電極材料因具有獨特的各向異性、快速的軸向電子傳輸和徑向離子擴散等特性使其在納米線儲能器件的組裝、原位表征等方面有著塊體材料所不具有的獨特優(yōu)勢.本文結(jié)合當前最新的研究進展和本課題組的研究工作,介紹了通過設計組裝單根納米線全固態(tài)電化學儲能器件,結(jié)合原位表征技術(shù),揭示了電化學儲能器件容量衰減與電極材料電導率降低、結(jié)構(gòu)劣化之間的內(nèi)在規(guī)律.基于該規(guī)律,一方面從改善納米線電極材料本征性能入手,提出并實現(xiàn)了納米線化學預嵌入、拓撲取代、取向有序化等性能優(yōu)化策略,顯著提高了電極材料的電導率及其電化學儲能器件的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性;另一方面從抑制納米線電極結(jié)構(gòu)劣化入手,設計構(gòu)筑了納米線分級結(jié)構(gòu)和一維自緩沖納米雜化結(jié)構(gòu),并對其構(gòu)筑原理進行了研究,顯著增加納米線的比表面積和電化學活性位點,大幅提高了納米線儲能器件的能量密度、功率密度以及器件可靠性,為納米線電化學儲能器件的發(fā)展和應用奠定基礎.