项目名称: 石墨烯基锂离子电池负极材料嵌锂、脱锂行为的原位透射电子显微学研究

项目编号: No.11204034

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 物理学I

项目作者: 尹奎波

作者单位: 东南大学

项目金额: 30万元

中文摘要: 本项目基于原位电子显微学技术,将具有皮米分辨的球差校正透射电子显微镜作为开展原位动态表征实验的研究平台,构建以石墨烯基纳米材料为负极的锂离子电池原型器件,实现原子尺度下石墨烯基负极材料工作过程的原位动态表征与实时分析。观察石墨烯基纳米复合材料固体电解质界面(SEI)膜的形成,探讨SEI膜的影响因素及作用机理;借助石墨烯的担载作用,实现纳米颗粒嵌锂、脱锂动态过程的原位观察,分析纳米颗粒结构和组成的变化;改变石墨烯包覆方式,揭示石墨烯包覆对纳米颗粒嵌锂/脱锂机制、电化学反应速度及体积限域等方面的影响规律;结合计算机模拟,建立石墨烯基纳米负极材料工作原理的模型。本项目的研究不仅有助于理解石墨烯基负极材料的工作机理,阐明相关机制,更有助于指导石墨烯基复合材料的结构优化,提升锂离子电池性能,加速相关产业的发展。

中文关键词: 锂离子电池;负极材料;原位透射电镜;动态表征;工作机理

英文摘要: Investigation on the work process of graphene-based nanomaterials as li-ion battery anodes at atomic scale plays an important role in electrochemistrical, materials, and physical fields. We herein propose to study the graphene-based nanomaterials during its lithiation and delithiation processes by using in situ transmission electron microscopy (TEM). SEI film will be studied and the factors which can affect it will be discussed. The nanoparticles will be charged and discharged using graphene as supporting materials and its microstructures will be discussed.The relationship between coating quanlity of graphene and the charging properties (lithiation mechanism, speed, and volume expanding ratio) will be studied. MD simulation will also be employed to explain the related results. This proposal will play an important role in the working mechanism of graphene-based anodes as well as the improvement of the li-ion battery property.

英文关键词: lithium-ion batteries;anode materials;in-situ TEM;dynamic characterization;working mechanism

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