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          澳门皇冠

           

          澳门皇冠儲電技術研究與開發

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              澳门皇冠設立儲電技術研究所  ,目前主要集中於鋰離子電池與材料的研究。鋰離子電池由於具有高輸出電壓,高比容量 ,高安全性等優點,廣泛用於電腦、手機等便攜式電子產品中,並逐漸成爲動力與儲能的主導電源 。本所主要研究方向包括鋰離子電池正負極材料的製備與改性;新型快離子導體材料的結構設計與可控合成 ;高倍率性能電解液的製備與改性;全固態鋰離子電池的結構設計與性能優化等 。目前研究所已獲得國家自然基金、中國博士後基金、江西省教育廳落地計劃、江蘇潤錦能源科技有限公司橫向課題、江西正拓澳门皇冠科技股份有限公司橫向課題等項目的支持 。


          1  高倍率性能磷酸鐵鋰正極材料製備與性能改善 (湯昊 胡友根 諶偉慶)

           
              橄欖石型的磷酸鐵鋰(LiFePO4)以其綠色環保,超長的循環壽命以及極好的安全性等特點成爲鋰離子動力電池最有潛力的正極材料之一,然而LiFePO4在充放電過程中的電導率低和鋰離子擴散率低的固有缺陷不利於材料倍率性能的發揮,這極大地限制了LiFePO4的電化學性能,阻礙了其在商業化電池特別是在動力電池中的應用 。另一方面 ,目前磷酸鐵鋰正極材料生產技術主要採用高溫固相法合成,合成的時間長,能耗大  ,並且產物粒徑不易控制, 分佈不均勻, 形貌也不規則,這也嚴重影響了磷酸鐵鋰的充放電性能特別是大電流充放電性能,使磷酸鐵鋰正極材料的生產規模與品質遠遠跟不上市場發展的需求 。
              我們發展了溶劑熱反應法,通過加入CO小分子做模板 ,將一維單個納米顆粒LiFePO4構築成三維有序分級空心海膽結構,並研究其表面形貌、孔徑大小等結構特性與材料的電化學性能之間的關係 ,探討在充放電過程中LiFePO4的結構變化規律和破壞機理 。這一創新的合成方法操作簡單 ,能耗低,易於大規模生產 ,三維有序分級空心結構的構造可以大幅提高LiFePO4的電子電導率與鋰離子擴散速率,通入氣體也有利於反應均勻,這一嘗試有望改善LiFePO4倍率容量低和粉末顆粒一致性差的缺點,爲LiFePO4正極材料規模生產與性能改善提供基礎。
              

          海膽狀納米磷酸鐵鋰的掃描電鏡圖


          2  高倍率容量三元鋰動力電池正極材料的製備與產業化(湯昊 孫曉剛)

            
              世界電動汽車商業化的障礙是如何降低電池的成本、安全性與大功率充放電性能 。正極材料是電池的關鍵部位之一,傳統鋰電池的的正極材料爲鈷酸鋰,工作溫度爲130℃。三元材料(LixNiyCozMn1-y-zO2)採用鎳錳取代價格昂貴的鈷,使材料具有相對低廉的價格 ,成本僅相當於鈷酸鋰的1/4,安全工作溫度可達170℃  ,大幅提升了使用安全性 ,有利於消費者的人身安全。此外,三元材料的容量幾乎相當於鈷酸鋰1.7倍 ,循環壽命也延長了45% ,因此以三元材料作爲正極的新型鋰電池,基本滿足了動力電池材料的全部需要,在鋰動力電池正極材料中極具應用前景。然而三元材料首次充放電效率低、鋰層中陽離子的混排,對材料的首次充放電效率及循環穩定性都有影響,特別是倍率容量,在大電流充放電時容量與循環穩定性差異大是動力電池三元正極材料產業化所要克服的主要問題之一 。我們通過增加鋰的含量,來減少金屬離子的混亂度,改善其結構穩定性,同時提高其導電率。並將製備好的三元材料與分散好的碳納米管、紙漿一起分散均勻 ,真空乾燥後用液壓機將紙電池正極壓實 ,製備成三元複合正極材料。這種方法使正極活性材料和集流極合爲一體 ,簡化了動力電池的製造工藝 ,顯著提高電池的倍率性能 。該項目技術目前正在實施產業化 。
           
          說明: C:/Users/Administrator/Desktop/wo.bmp
           高倍率容量三元正極材料的掃描電鏡圖
                          

          3  納米金屬氧化物負極材料的常溫溶劑法制備及儲鋰性能研究(湯昊 劉浩文)

             
              以金屬氧化物取代碳負極 ,提高鋰二次電池的容量,是目前的一個研究熱點 。但脫嵌鋰過程中金屬氧化物晶體體積膨脹收縮大 ,容量衰減快 。我們設計了製備納米金屬氧化物SnO2、NiO、Fe2O3等的新路線 ,在常溫下將上述金屬鹽加入無機/有機的混合溶劑中,通過調控攪拌速率、反應時間、陰、陽離子和溶劑的種類 ,獲得不同形貌的納米金屬氧化物 。前期研究發現 ,陰、陽離子是影響產物形貌的關鍵因素之一。在此基礎上 ,採用XRD、SEM、TEM和XPS表徵產物形貌和結構 ,系統考察陰、陽離子和混合溶劑的作用機制,闡釋異相生成新晶核的共性 ,爲合成其他系列的金屬氧化物提供參考,揭示納米晶自組裝的差異性 ,實現金屬氧化物的可控制備;並結合循環伏安、交流阻抗和充放電測試等研究產物在儲鋰過程中的體積變化效應、表面活性效應、電化學團聚、鋰離子和電子的脫嵌動力學 ,探討組成 ,結構和性能之間的關係 ,爲鋰動力電池的發展提供研究基礎。
           
           單晶納米球SnO2的掃描電鏡圖    
            

          高容量、長壽命硅負極材料製備與性能(嶽之浩 周浪 湯昊 李曉敏 孫福根 尹傳強)


                  因其具有4200mAh/g的高理論儲鋰比容量而可望成爲新一代高容量密度鋰離子電池的負極材料,但其充放電過程中巨大的體積膨脹以及較低的導電性所導致的循環穩定性問題嚴重限制了硅負極材料的產業化應用 。我們採用多孔硅結構在提高硅材料充放電循環穩定性方面獲得一定的效果,其SEM圖如下所示,但該方法並不能完全解決此問題。
           多孔硅SEM圖片
              爲了深入瞭解硅材料自身導電性對其充放電性能的影響規律 ,我們將不同電阻率硅片進行球磨製得的硅粉與商用石墨粉的混合物作爲鋰離子電池負極材料 ,發現隨着硅材料自身電阻率的降低,其充放電比容量越高、倍率性能越好  ,具體結果如下所示  。

          不同電阻率硅材料的(a)電壓比容量曲線和(b)倍率性能曲線
              爲了獲得高導電性的硅粉體材料,我們對硅粉體進行改性處理以提高其自身導電性 ,最終獲得了4000倍的提升 ,本研究可望進一步推進硅負極材料的產業化應用。

          5 其它研究工作

              包括三元類正極材料的表面改性與產業化、非金屬集流體電極的製備及其在鋰離子電池中的應用、新型快離子導體材料的結構設計與可控合成、高倍率性能電解液的製備與改性、全固態鋰離子電池的結構設計與性能優化等,這些項目已處於調研與籌備階段 。