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基于石墨炔负极的高容量锂离子电池

  • 拟合作方式:其他
  • 地区: 上海
  • 行业:新材料
  • 技术阶段:可批量生产
  • 技术来源:高校/院所技术成果
项目特色:

石墨炔(graphyne)是碳的一类新型同素异形体,是由含有sp 和sp2杂化的二维近平面的全碳分子,具有大的共轭体系及良好的化学稳定性。石墨炔独特的三维孔隙结构在储锂应用中具备天然的优势,可以用作锂离子关的储能器件。

项目概要

  • 技术产品介绍


    本项目组利用碳化钙(sp杂化)以及含有苯环(sp2杂化)的有机物为前驱体,通过固相球磨的机械化学合成方法首次实现了γ型石墨单炔的宏量制备,制备方法简单具有产业化前景。研究了石墨单炔形成的反应机理及其电催化、光催化和储锂性能,作为锂离子电池的负极材料储锂容量达到1104mAh•g-1(100mA•g-1),循环350圈容量保持率为948mAh•g-1(200mA•g-1),显示了良好的储锂容量和循环稳定性,(Small,DOI: 10.1002/smll.201804710),是高性能的新一代锂离子电池的负极材料。

  • 技术优势


    本项目通过机械化学方法实现了石墨单炔的宏量制备,这在国际上是领先的。课题组发明的机械化学方法合成石墨单炔,具有原料来源广泛,操作简单的优点,可以实现宏量制备,促进产业化。
    首次通过实验验证了石墨单炔的储锂性能,作为锂离子电池的负极材料,储锂容量为1104mAh•g-1(100mA•g-1),循环350圈容量保持948mAh•g-1(200mA•g-1)。

  • 市场前景


    石墨炔材料作为一种新兴的纳米碳材料,可用于锂离子电池负极材料和光催化/电催化方面,在能源存储与转换方面具有广泛的应用前景。本课题利用机械化学反应合成石墨炔,相较于已有技术,机械化学法在工业上业已成熟,目前单罐产物质量达到克级,仪器设备需求低,易于工业生产。本课题在锂离子电池、光催化和电催化领域已经取得了国际领先的研究成果,并以论文形式发表,相关的技术申请了专利。
    当前,电动汽车等领域的发展对锂离子电池的容量、稳定性和倍率性能提出了越来越高的要求。石墨是锂离子电池的负极材料,作为新型的碳材料石墨炔的研究处于起步阶段,石墨炔材料的高稳定性(>2000圈)、高比容量(1104.5mAh g-1)和本征孔隙结构特别适合新型锂离子电池的负极材料,为高容量长寿命锂离子电池奠定了基础,有利于满足工业界对锂离子电池负极材料的期望和要求,具有广泛的应用前景。

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