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学术进展

我院熊胜林教授课题组锂离子电池负极新材料研究取得新进展

dangwei    Sept. 11, 2015, 8:31 a.m.

 

日前, 我院材料化学研究所熊胜林教授课题组在锂离子电池负极新材料的研究中取得重要进展, 首次利用简单的水热法合成了具有假六方对称的正交相Co3V2O8·nH2O空心六方棱柱形纳米铅笔, 并对该新相的XRD进行了指标化, 该研究成果以Hydrothermal synthesis of unique hollow hexagonal prismatic pencils of Co3V2O8·nH2O: a new anode material for lithium-ion batteries》为题发表在《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54 (37), 10787-10791.),得到了审稿人的高度评价:“The as-synthesized nanostructure is novel and interesting. In addition, the authors have done plenty of systematic work to investigate the effect of experimental conditions on the morphology of the final products.”、“ This is an interesting work to synthesize unique hollow hexagonal prismatic pencils of Co3V2O8·nH2O as anode active materials for Lithium ion battery.”、“ This work is systematic, well written, and the discussions and interpretations are reasonable and sufficient.”。该论文第一作者为化学院博士生毋芳芳,并得到了中国科技大学俞书宏教授在形成机理研究方面的支持。 

混合金属氧化物, 与简单的二元金属氧化物相比,因不同金属离子的协同效应等作用,改变和提升了材料的整体性能, 在能源转化和存储技术方面发挥巨大的作用,备受研究者的青睐和关注。金属钒酸盐, 作为一类重要的混合金属氧化物, 由于较难合成很少被研究。基于此,熊胜林教授课题组在含有一定量NH4+的水溶液中, 合成了尺寸和形状可控的新相Co3V2O8·nH2O六方棱柱形纳米铅笔, 通过精确调控溶液中OH-离子的浓度, 实现了从实心铅笔到空心结构的转变(见下图);另外, 我们将适量的NaOH加入到冷却后含有钒酸钴实心纳米铅笔的反应溶液中或是含有新制备的钒酸钴实心纳米铅笔的水溶液中, 再进行相同的水热反应, 该实心铅笔的尺寸和形貌没有发生变化, 因此, 其掏空过程不是因为碱性介质的刻蚀, 而是由于NH4+选择性吸附在某些晶面而抑制了一些晶面的生长所致。作为锂离子电池负极材料, Co3V2O8·nH2O纳米铅笔500 mA g-1电流密度下循环255, 可得到847 mAh g-1的放电容量因其独特的结构和不同金属离子间的协同效应, 该纳米铅笔展示出高了可逆容量、极好的充放电循环稳定性和倍率性能, 在锂离子电池负极材料中显示了潜在的应用前景。

因熊胜林教授课题组在新型功能导向微纳复合结构材料方面作出了一系列较系统的研究工作, 并受到了国内外同行的广泛关注、评价和引用, 3, 3篇论文引用100以上, 7篇论文入选ESI高引用论文。最近受邀在国际刊物Nanoscale撰写题为“Porous mixed metal oxides: design, formation mechanism, and application in lithium-ion batteries2015, accepted, 综述论文一篇。

     该系列工作得到了科技部、国家自然科学基金委和山东省自然科学基金委的资助。

文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201503487/abstract

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