重大专项
纳米碳纤维在锂离子电池硅负极上的应用研究
项目简介:目前的锂离子电池主要是使用碳负极,理论克容量为372mAg/g,随着国家新能源汽车等对锂离子电池提出高能量密度、安全、更高倍率的充放电等要求,硅负极的理论比容量可达4200mAh/g,同时具有较低的工作电压,是行业类公认的下一代锂离子电池负极材料。但是与石墨负极相比,硅负极在充放电的过程中,面临着较大的体积膨胀,体积膨胀率可以达到360%,同时材料颗粒粉化、活性材料易与集流体的粘接性减弱以及形成不稳定的SEI等问题,影响循环性能,此外,硅在首周不可逆充放电生成的SEI相会严重降低电池的首次库仑效率,同时还会影响整个电极体系的电导率。
使用纳米碳纤维导电剂来改善硅负极的循环性

(1) 具有非常优异的的导电性能;

(2) 提供优异的导电网络,具有高的长径比,在硅材料膨胀时,依然能够维持导电网络,改善循环性能;

(3) 具有比较低的比表面积,同时具有较高的石墨化度,具有较高的可逆容量。

通过项目,研究纳米碳纤维与其他导电剂网络的复配及其对硅负极电化学性能的影响规律,得出纳米碳纤维在硅负极中使用的最优方案及参数。 目前项目正在开展中。

单壁碳纳米管的开发研究

项目简介:碳纳米管,又名巴基管,于1991年由日本科学家发现,是一种径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口的一维量子材料。与其他纳米材料相比,具有更为独特的结构和奇异的性能,被称为“纳米材料之王”。 碳纳米管具有独特的的物理化学性能,使它有较好的导电、导热性能、超强抗拉以及吸附等作用。目前在电子、复合材料、能源等领域作为一个添加助剂有较好的应用。但单壁碳纳米管可以实现以最少的添加量达到添加助剂的效果。特别是在锂离子电池领域,对于电池能量的发挥起到关键的作用,单壁碳纳米管添加量相对多壁碳纳米管添加量可降低至原来的1/10甚至更低,所以单壁碳纳米管的开发势在必行。

通过此项目的开展,获取单壁碳纳米管批量制备的加工工艺。

目前项目正在开展中。

碳纳米管浆料的开发

项目简介:由于碳纳米管表面活性高、颗粒间具有较高的吸附力、表面分子及原子间有较强的静电力和范德华力,导致碳纳米管会具有较强的缠绕和团聚现象,难以将其均匀分散在锂电池电极材料中,因此需要将碳纳米管粉体在液相介质中均匀地分散为单根碳纳米管,即制成导电浆料来使用。结合纳米碳纤维的自身优势,两者共同使用的情况下将进一步提高锂离子电池的倍率和循环性能。

通过此项目的开展,针对不同的应用场景开发不同规格型号的导电浆料。

目前项目正在开展中。

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