石墨烯包覆鈦酸鋰材料及高性能超級電池
一、項目分類
顯著效益成果轉化
二、成果簡介
本項目開創性地將石墨烯用于包覆鈦酸鋰,通過獨特的加工工藝制得業內領先的石墨烯包覆鈦酸鋰材料,有效地解決了鈦酸鋰負極材料的產氣問題,并以此為基礎制得了高性能的鈦酸鋰超級電池。該電池單體可8C持續放電,20C脈沖放電,充放電循環大于30000次,10分鐘可充電90%以上,低溫性能優異(可在-40度環境下放電)。
石墨烯具有高導電性和優良的電化學穩定性,通過石墨烯的均勻包覆改善了鈦酸鋰的電子電導性,進而提升了電池的大倍率充放電能力和高低溫性能。同時,石墨烯包覆降低了材料充放電過程中的極化,提高了材料的容量發揮,通過鈍化鈦酸鋰材料表面的活性位點,解決了其產氣問題。利用該負極材料做成鈦酸鋰超級電池,具有優異的倍率充放電性能、長壽命、高安全性能和優異的低溫充放電性能。
本項目首先開發了石墨烯包覆的鈦酸鋰材料,采用高溫固相法合成,X射線衍射圖譜證明其為標準的鈦酸鋰尖晶石結構,微觀上由100-200nm的一次顆粒組成的微米和亞微米級二次球形顆粒,D50為15±5μm,1C可逆容量大于155mAh/g。
獲得了基于石墨烯包覆鈦酸鋰負極材料的鈦酸鋰超級電池,通過串并聯成組后可以用于低溫啟動電源,軌道交通,儲能等領域,在長壽命、高安全、快充和低溫充放電領域具有廣闊的應用前景。
南開大學
2022-07-29