石墨烯包覆钛酸锂材料及高性能超级电池
一、项目分类
显著效益成果转化
二、成果简介
本项目开创性地将石墨烯用于包覆钛酸锂,通过独特的加工工艺制得业内领先的石墨烯包覆钛酸锂材料,有效地解决了钛酸锂负极材料的产气问题,并以此为基础制得了高性能的钛酸锂超级电池。该电池单体可8C持续放电,20C脉冲放电,充放电循环大于30000次,10分钟可充电90%以上,低温性能优异(可在-40度环境下放电)。
石墨烯具有高导电性和优良的电化学稳定性,通过石墨烯的均匀包覆改善了钛酸锂的电子电导性,进而提升了电池的大倍率充放电能力和高低温性能。同时,石墨烯包覆降低了材料充放电过程中的极化,提高了材料的容量发挥,通过钝化钛酸锂材料表面的活性位点,解决了其产气问题。利用该负极材料做成钛酸锂超级电池,具有优异的倍率充放电性能、长寿命、高安全性能和优异的低温充放电性能。
本项目首先开发了石墨烯包覆的钛酸锂材料,采用高温固相法合成,X射线衍射图谱证明其为标准的钛酸锂尖晶石结构,微观上由100-200nm的一次颗粒组成的微米和亚微米级二次球形颗粒,D50为15±5μm,1C可逆容量大于155mAh/g。
获得了基于石墨烯包覆钛酸锂负极材料的钛酸锂超级电池,通过串并联成组后可以用于低温启动电源,轨道交通,储能等领域,在长寿命、高安全、快充和低温充放电领域具有广阔的应用前景。
南开大学
2022-07-29