新型锂离子电池正极材料LiFeSO4F的掺杂改性研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51272088
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0208.无机非金属能量转换与存储材料
- 结题年份:2016
- 批准年份:2012
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2013-01-01 至2016-12-31
- 项目参与者:王春忠; 别晓非; 王玉慧; 刘丽娜; 闫霄; 张永泉; 郭振东; 杨旭;
- 关键词:
项目摘要
LiFeSO4F was discovered as a new cathode material for lithium ion batteries in 2010. The specific energy of LiFeSO4F is similar to that of LiFePO4, with a little higher discharge voltage of 3.6 V. The material has a unique 3D framework, which facilitates the Li+ ion diffusion and transportation. Therefore, LiFeSO4F is regarded as a promising sulphate based cathode material for lithium ion batteries. However, the extremely low electronic conductivity of LiFeSO4F seriously hinders the high rate charge-discharge performance of the material. .The proposed research program aims to increase the electronic conductivity of LiFeSO4F to improve its high rate cycling performance. The first stage of the research is to study the relationships between the electronic/crystal structures, physical properties and electrochemical performance of LiFeSO4F with combinative experimental techniques and first principle calculations. This will enable us to find out the key factors those limit the electronic conductivity and Li+ ion diffusion of the material. Based on this, cation (or anion) doped LiFeSO4F will be designed by first principle calculations, and then be prepared by a novel solvent thermal synthetic method. The doped materials will show much higher electronic conductivities, which will lead to excellent high rate cycling performance. .The first principle calculations will be performed by the local spin density approximation (LSDA), generalized gradient approximation (GGA), or the LDA + U, GGA +U methods. Different experiemental techniques will be used to study the structural and physical properties of the material, such as X-ray diffraction (XRD) , scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), high resolution transmission electron microscope (HRTEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Mossbauer spectroscopy, and SQUID PPMS etc. The electrochemical properties of the material will be studied by charge-discharge cycling, cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), galvanostatic intermittent titration technique (GITT) and potentiostatic intermittent titration technique (PITT)..Based on this research, we will obtain doped LiFeSO4F cathode materials which show excellent high rate performance. In parallel, the results obtained form this study will provide a model for the design of cathode materials using first principle calculations.
LiFeSO4F是2010年发现的新型硫酸盐基锂离子电池正极材料,具有重要的应用前景。该材料的工作电压适中,比能量与LiFePO4相当,其独特的三维晶体结构更有利于锂离子的扩散。但是,LiFeSO4F的电子绝缘性严重影响了材料的高倍率充放电性能。针对这一科学问题,本项目拟从材料的晶体结构和电子结构入手,结合第一性原理计算与实验研究,建立起LiFeSO4F的结构、物理性质与电化学性能之间的构效关系模型,揭示影响材料电子导电与离子扩散的关键因素。在此基础上,通过适当的离子掺杂对材料的结构进行调制与剪裁,显著提升材料的电子导电率,从而获得较高的锂离子扩散系数,提高材料的充放电倍率性能,为LiFeSO4F正极材料在锂离子电池中的应用奠定基础。
结项摘要
LiFeSO4F是2010年发现的新型硫酸盐基锂离子电池正极材料,该材料的工作电压适中,比能量与LiFePO4相当,其独特的三维晶体结构更有利于锂离子的扩散,但其自身的电子绝缘性严重影响了材料的高倍率重放电性能,针对这一科学问题,本项目从材料的晶体结构和电子结构入手,采用GGA+U的方法计算了LiFeSO4F/FeSO4F体系的平均插入电压为3.54 V,从LiFeSO4F/FeSO4F的电子结构上看,随着Li离子的脱出,材料从莫特哈伯德绝缘体(LiFeSO4F)转变成了电荷转移型绝缘体(FeSO4F)。通过差示扫描量热法和热重测试发现具有优异的安全性能,初始放热温度为385 oC,放出的热量为79.4 J g-1;为了改善材料的电化学性能,通过氧化石墨烯和聚多巴胺对材料进行包覆改性,改性后材料的电导率提高到1.65×10-4 S cm-1,较原始材料提高了7个数量级,使得材料的电化学性能得到明显提升,100次循环后的的放电比容量为113.2 mAh g-1,容量保持率提高到99%,在5 C下的放电比容量达到48.9 mAh g-1;此外,还分别尝试了Ti离子和Mg离子的掺杂改性,穆斯堡尔谱测试发现Ti离子掺杂在材料的Fe(2)位置,通过计算发现材料的能隙由3.9 eV降低为2.1 eV,提高了材料的电子导电率,而Mg离子作为一种同价位的惰性原子掺杂,在锂离子脱嵌过程中稳定材料的晶体结构,因而获得了较好的倍率性能和循环性能,经过掺杂后材料100次循环后的容量保持率达到95%,在2 C倍率下的放电比容量为45 mAh g-1,通过循环伏安曲线的电化学阻抗图谱测试表明,改性后材料的动力学性能远优于原始的LiFeSO4F材料,因而获得了优异的电化学性能。.通过对LiFeSO4F材料一系列的研究,改善了材料的电化学性能,获得了电化学性能优异的LiFeSO4F改性材料。LiFeSO4F作为一种高安全性能的聚阴离子型正极材料,随着材料循环稳定性和倍率性能的提升,为材料的进一步应用奠定了很好的基础。
项目成果
期刊论文数量(38)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ultrafast lithium storage in TiO2-bronze nanowires/N-doped graphene nanocomposites
TiO2-青铜纳米线/氮掺杂石墨烯纳米复合材料中的超快锂存储
- DOI:10.1039/c4ta06361a
- 发表时间:2015
- 期刊:Journal of Materials Chemistry A
- 影响因子:11.9
- 作者:Yan Xiao;Li Yanjuan;Li Malin;Jin Yongcheng;Du Fei;Chen Gang;Wei Yingjin
- 通讯作者:Wei Yingjin
Synergetic Effects of Al3+ Doping and Graphene Modification on the Electrochemical Performance of V2O5 Cathode Materials
Al3掺杂和石墨烯改性对V2O5正极材料电化学性能的协同影响
- DOI:10.1002/cssc.201500027
- 发表时间:2015
- 期刊:Chemsuschem
- 影响因子:8.4
- 作者:Zhu Kai;Qiu Hailong;Zhang Yongquan;Zhang Dong;Chen Gang;Wei Yingjin;Chen Gang;Zhu K
- 通讯作者:Zhu K
Mesoporous Li2FeSiO4@ordered mesoporous carbon composites cathode material for lithium-ion batteries
锂离子电池用介孔Li2FeSiO4@有序介孔碳复合材料正极材料
- DOI:10.1016/j.carbon.2015.02.056
- 发表时间:2015-06
- 期刊:Carbon
- 影响因子:10.9
- 作者:Fei Du;Chunzhong Wang;Gang Chen;Dong Zhang
- 通讯作者:Dong Zhang
Synthesis and optimizable electrochemical performance of reduced graphene oxide wrapped mesoporous TiO2 microspheres
还原氧化石墨烯包裹介孔TiO2微球的合成及电化学性能优化
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:Nanoscale
- 影响因子:6.7
- 作者:Zhang, Yongquan;Su, Anyu;Chen, Gang;Wei, Yingjin
- 通讯作者:Wei, Yingjin
An in-situ, high-energy X-ray diffraction study of the thermal stability of delithiated LiVPO4F
脱锂 LiVPO4F 热稳定性的原位高能 X 射线衍射研究
- DOI:10.1016/j.jpowsour.2013.11.127
- 发表时间:2015-01-01
- 期刊:JOURNAL OF POWER SOURCES
- 影响因子:9.2
- 作者:Piao, Ying;Lin, Chi-kai;Chen, Zonghai
- 通讯作者:Chen, Zonghai
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
First-principles study on the electronic structures of the ladder compound NaV2O4F
梯形化合物NaV2O4F电子结构的第一性原理研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:物理学报
- 影响因子:--
- 作者:魏英进;Chen Gang;Huang Zu-Fei;胡方;王春忠;Hu Fang;明星;范厚刚;Fan Hou-Gang;Ming Xing;Wang Chun-Zhong;陈岗;黄祖飞;Wei Ying-Jin
- 通讯作者:Wei Ying-Jin
新型锂离子电池正极材料Li_(0.86)V_(0.8)O_2的水热合成及性质
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:高等学校化学学报
- 影响因子:--
- 作者:魏英进;王春忠;杜菲;陈岩;胡方;陈岗;明星
- 通讯作者:明星
Li_3V_2(PO_4)_3制备及其电化学性能
- DOI:--
- 发表时间:2009-02
- 期刊:电化学
- 影响因子:--
- 作者:陈岗;魏英进;范厚刚;王春忠;姜涛
- 通讯作者:姜涛
Chang Characterization of Carbon Based Nanometer Scale Coil Growth T
碳基纳米级线圈生长T的Chang表征
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:
- 影响因子:--
- 作者:杜菲;杨旭;魏英进;王春忠;陈岗
- 通讯作者:陈岗
铜掺杂五氧化二钒的制备及电化学性质
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:物理化学学报
- 影响因子:--
- 作者:魏英进;詹世英;王春忠;李旭;陈岗
- 通讯作者:陈岗
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
魏英进的其他基金
正负极兼顾的锌离子电池分子拥挤电解液
- 批准号:
- 批准年份:2022
- 资助金额:54 万元
- 项目类别:面上项目
正负极兼顾的锌离子电池分子拥挤电解液
- 批准号:22279043
- 批准年份:2022
- 资助金额:54.00 万元
- 项目类别:面上项目
金属锂在MXene集流体上的密排六方结构沉积及其抑制枝晶生长的作用机理
- 批准号:
- 批准年份:2019
- 资助金额:60 万元
- 项目类别:面上项目
新型钠镁双盐二次电池的构建及电化学储能机理研究
- 批准号:21773091
- 批准年份:2017
- 资助金额:65.0 万元
- 项目类别:面上项目
浸入式表面修饰富锂层状正极材料的制备与电化学性能
- 批准号:21473075
- 批准年份:2014
- 资助金额:80.0 万元
- 项目类别:面上项目
锂离子电池氮化物负极材料Li2.6Co0.4-xMxN的研究
- 批准号:50702024
- 批准年份:2007
- 资助金额:20.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}