華中科大發表關於新型Li3P/C高容量電池負極研究進展

2020-07-30 小材科研

隨著近些年可攜式電子設備、零排放電動汽車以及太陽能、風能等新型可再生能源的蓬勃發展，人們提出了越來越多的新型鋰離子電池 (LIBs)技術與機理，以實現更高的能量密度、更長的循環壽命、更快的倍率性能和更好的安全性。

華中科大發表關於新型Li3P/C高容量電池負極研究進展

近期，華中科技大學武漢光電國家研究中心孫永明教授課題組開發了一種新型的Li3P/C納米複合材料，用於高性能鋰離子電池負極（圖一）。這種Li3P/C納米複合材料主要結構特徵為將Li3P超細納米疇嵌入到微米級的多孔碳顆粒中。在電化學過程中，受益於其獨特的微/納米結構，電子能夠在多孔碳骨架導電通道中迅速傳輸；同時，負極活性材料Li3P被限域於多孔碳孔隙中，可有效在二次顆粒層次抑制體積變化和獲得穩定SEI界面結構，從而避免了整個Li3P / C負極的結構塌陷。最終可實現在0.1 C初始脫鋰過程中791mAh/g的高可逆鋰離子比容量(根據Li3P/C的質量計算)，同時在6 C高倍率充放電中，也表現出高的倍率性能（75%的0.5 C時的可逆容量）與優異的循環穩定性（圖二）。此外，這種新型的Li3P/C高容量含鋰合金負極，能與高容量的不含鋰正極(如S、V2O5和FeF3)匹配，有望構築下一代高能量密度的鋰離子全電池。

華中科大發表關於新型Li3P/C高容量電池負極研究進展

圖一、Li3P/C納米複合材料的循環機理圖。

華中科大發表關於新型Li3P/C高容量電池負極研究進展

圖二、Li3P/C納米複合材料的電化學儲鋰性能：不同電流密度下的（a）容量-循環曲線和（b）電壓-容量曲線。（c）0.2C下不同循環的電壓容量曲線。

國際權威期刊《納米研究》（Nano Research）線上刊發相關研究成果《多孔碳封裝超細Li3P納米糰簇作為高性能鋰離子電池負極》（Confining ultrafine Li3P nanoclusters in porous carbon for high performance lithium-ion battery anode）。論文的第一完成單位為華中科技大學武漢光電國家研究中心，孫永明教授和王莉教授為論文共同通訊作者，博士生毛爾洋為論文第一作者。該研究工作得到了國家自然科學基金(No. 51802105)和中央高校基本科研業務費（HUST：2019JYCXJJ014）相關項目的資助。

為推動我國科技期刊高質量發展，加快建設世界一流科技期刊，夯實進軍世界科技強國的科技與文化基礎，2019年11月，教育部主管的《納米研究》（Nano Research）(近五年IF：8.670，2018) 入選由中國科協、財政部、教育部、科學技術部、國家新聞出版署、中國科學院、中國工程院等七部門聯合實施的「中國科技期刊卓越行動計劃」項目中的第一梯隊「領軍期刊」，目前該刊已被SCI、EI、SCOPUS等近20個資料庫收錄。

來源：武漢光電國家研究中心

論文連結：

https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-020-2756-2

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