石墨烯包覆鈦酸鋰材料及高性能超級(jí)電池
一、項(xiàng)目分類
顯著效益成果轉(zhuǎn)化
二、成果簡(jiǎn)介
本項(xiàng)目開(kāi)創(chuàng)性地將石墨烯用于包覆鈦酸鋰,通過(guò)獨(dú)特的加工工藝制得業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的石墨烯包覆鈦酸鋰材料,有效地解決了鈦酸鋰負(fù)極材料的產(chǎn)氣問(wèn)題,并以此為基礎(chǔ)制得了高性能的鈦酸鋰超級(jí)電池。該電池單體可8C持續(xù)放電,20C脈沖放電,充放電循環(huán)大于30000次,10分鐘可充電90%以上,低溫性能優(yōu)異(可在-40度環(huán)境下放電)。
石墨烯具有高導(dǎo)電性和優(yōu)良的電化學(xué)穩(wěn)定性,通過(guò)石墨烯的均勻包覆改善了鈦酸鋰的電子電導(dǎo)性,進(jìn)而提升了電池的大倍率充放電能力和高低溫性能。同時(shí),石墨烯包覆降低了材料充放電過(guò)程中的極化,提高了材料的容量發(fā)揮,通過(guò)鈍化鈦酸鋰材料表面的活性位點(diǎn),解決了其產(chǎn)氣問(wèn)題。利用該負(fù)極材料做成鈦酸鋰超級(jí)電池,具有優(yōu)異的倍率充放電性能、長(zhǎng)壽命、高安全性能和優(yōu)異的低溫充放電性能。
本項(xiàng)目首先開(kāi)發(fā)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(biāo)準(zhǔn)的鈦酸鋰尖晶石結(jié)構(gòu),微觀上由100-200nm的一次顆粒組成的微米和亞微米級(jí)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(fù)極材料的鈦酸鋰超級(jí)電池,通過(guò)串并聯(lián)成組后可以用于低溫啟動(dòng)電源,軌道交通,儲(chǔ)能等領(lǐng)域,在長(zhǎng)壽命、高安全、快充和低溫充放電領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
南開(kāi)大學(xué)
2022-07-29