标题:宁波材料所在石墨烯制备及其应用于锂离子电池方面获进展
作者:container
日期:2013-01-03 13:30
内容:
宁波材料技术与工程研究所刘兆平研究员带领研究团队近年来在石墨烯制备及其在锂离子电池中的应用方面开展了一系列原创性的研究工作。
石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成的平面二维材料，自从2004年发现以来，就因其独特的结构和优异的物理化学性质而引起了科学家的广泛关注，其发现者更是获得了诺贝尔奖的殊荣。石墨烯在众多领域均具有广阔的应用前景，被认为是继硅之后的又一个革命性材料。从近期研究进展来看，在较短时间内石墨烯最有可能在锂离子电池应用中取得突破，该领域也成为石墨烯研究的国际热点。
在中科院知识创新工程重要方向项目和浙江省自然科学基金的大力支持下，宁波材料技术与工程研究所刘兆平研究员带领研究团队近年来在石墨烯制备及其在锂离子电池中的应用方面开展了一系列原创性的研究工作，并取得了优异的科研成果。团队于2009年首先通过溶液相温和剥离的方法制备出大面积、单片层且尺寸可调的石墨烯。该方法突破了以往化学法制备的石墨烯片层较小，可控性差且分散性不佳的限制，制备出的尺寸达200微米的单片层石墨烯可稳定分散于多种溶剂中，为其后续应用奠定了良好的基础。相关成果发表于Chem. Commun. 2010, 46, 2511。
在上述工作基础上，团队又充分利用石墨烯优异的导电性能、柔性的二维结构和巨大的比表面积，制备得到一系列性能优异的石墨烯复合锂离子电池电极材料，并对其结构和储能机制进行了深入探索。
在正极材料方面，通过喷雾干燥方法获得了磷酸铁锂/石墨烯复合正极材料。由石墨烯形成的三维导电网络与磷酸铁锂纳米颗粒紧密结合，极大提高了电极材料的电导率，同时复合材料中的多孔结构又满足了锂离子快速迁移的需要，因此石墨烯改性磷酸铁锂材料的倍率性能和循环稳定性均较传统的热解碳包覆改性有了显著提升。相关结果发表于J. Mater. Chem. 2011, 21, 3353，并受到了国际同行的高度关注，连续两个月位列该期刊阅读量最高论文的前十位。而和磷酸铁锂结构与性质相近的磷酸锰锂正极材料经过石墨烯改性后，亦展现出优异的电化学性能（J. Mater. Chem. 2012, 22, 21114），这同样得益于石墨烯不同于其他碳材料的独特物理化学性质。
在负极材料方面，通过原位生长方法，制备得到了二氧化锡/石墨烯复合负极材料。利用石墨烯柔韧的结构特性，充分缓解了在其表面负载的二氧化锡纳米颗粒在充放电过程中发生的体积膨胀与收缩，从而大幅改善了二氧化锡 ..
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