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新材料:新型单双层二维材料及在锂电池中应用
爱因斯坦 2015-12-06
导语

自石墨烯发现以来,单层与几层二维材料成为科学研究和产业应用的持续热点。

自石墨烯发现以来,单层与几层二维材料成为科学研究和产业应用的持续热点。LiFePO4(磷酸铁锂)材料是1997年Goodenough教授首次发现在锂电池中有优异的性能, 它具有结构稳定、循环可逆性好、安全性能好、环境友好(无毒)等优点, 已经应用在电动汽车动力电池领域,例如比亚迪电动车用的所谓“铁电池”用的电池正极材料就是LiFePO4。

北京大学深圳研究生院新材料学院在潘锋教授的指导下,2014级直博生刘同超和博士后冯炎聪等人与团队的老师和同学合作,在学院前期研究基础上开展对LiFePO4新型方法的研究,在新型合成LiFePO4,的过程中,意外发现了一种全新只有单层/双层Fe3(PO4)2·8H2O二维材料,并实现了这种二维材料单双层的可控制备。通过实验和理论计算,他们全面的揭示了单层/双层Fe3(PO4)2·8H2O二维材料的形成机理,即在H2O/乙二醇/晶体界面为模板的可控外延生长。

图1 单层/双层Fe3(PO4)2·8H2O在H2O/乙二醇/晶体界面为模板的可控外延生长二维材料的形成机理

这种新型二维材料与碳黑球磨后做正极材料展现出优异的电池性能,0.1C容量可以达到185mAh/g,在10C下循环400次容量仍能保持98%以上,以 及20C大倍率充放电时仍有107mAh/g的容量。更有趣的是,在这种二维材料的充放电中,发现了5-10nm的LiFePO4纳米晶晶体。该研究成果发表在最近一期的国际新能源材料顶级杂志 Nano Energy ( doi:10.1016/j.nanoen.2015.10.016,SCI影响因子10.3)上
该工作的合作者还包括学院兼职教授,如林原教授、美国伯克利国家实验室的Wangli Yang教授、美国阿贡实验室的Khalil Amine教授等。该项工作得到了国家电动汽车动力电池重大专项,广东省引进科技创新团队项目、深圳孔雀计划及深圳市科技创新基础项目等基金的支持。

文章链接http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221128551500395X


潘锋教授简介:

北京大学深圳研究生院新材料学院教授、博导、“千人计划”特聘专家Email:panfeng@pkusz.edu.cn

研究兴趣:

1、先进能源材料设计和模拟 ;
2、纳米材料晶体的结构性质;
3、能源存储以及电池相关材料;
4、柔性太阳能电池.


林原教授简介:

北京大学深圳研究生院新材料学院兼职教授,Email:linyuan@iccas.ac.cn

研究领域: 1. 半导体光电化学领域;2. 柔性太阳能电池;3. 硅电池正面银栅线的制备

中国科学院化学研究所研究员,中国可再生能源学会常务理事,中国可再生能源学会光化学专业委员会副主任委员在光化学院重点实验室工作多年。长期以来从事太阳 能光电转换的研究,在半导体光电化学和电化学领域具有扎实的基础理论知识、深厚的学术造诣和丰富的研究积累。先后承担并很好地完成了多项973、863项 目、自然科学基金项目和中国科学院创新性方向项目。在染料敏化电池的基础研究中,包括工作电极、电解质和对电极等方面取得了大量研究成果,在ACS Nano,Chem. Comm., Electrochem. Comm Electrochem. Acta等刊物上发表了一百余篇文章。在染料敏化电池的实用化方面也取得了很大进展,制备了大面积的柔性电池和固态、准固电池。

(本文整理自北大新材料学院网站http://sam.pkusz.edu.cn/

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作者 爱因斯坦

科研工作者

北京航空航天大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 金陵 本科生 北京大学 本科
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科


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