2014年云南民族大学获得国家自然科学基金资助项目

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多孔MnO@C立方体的制备及电化学性能研究

采用水热法合成了原位葡萄糖包覆的前驱物MnCO3,将其煅烧制备出多孔MnO@C微米立方复合材料.利用X射线衍射仪、热重分析仪和扫描电子显微镜对该复合材料的晶体结构和微观形貌进行表征,并探究了MnO@C的电化学性能.结果表明,与未添加葡萄糖相比,MnO@C复合材料电化学性能明显改善.在1 C的电流密度下,经过200次循环,其放电比容量仍达883.7 mAh·g-1,容量保持率达95.1％;而在8 C大电流密度下,仍具有236.3 mAh·g-1的放电比容量.葡萄糖的加入和介孔中空立方体结构的结合提高了MnO倍率性能,使其循环性能相对稳定.     

锂离子电池组聚类筛选低温混合预热系统建模与热分析

低温导致锂离子动力电池性能衰减加速、寿命缩减、形成锂枝晶，甚至造成内短路等严重问题，因此预热已经成为电动汽车在低温地区应用的关键问题。此外，电池单体间一致性对电池组整体性能及老化有重大影响。采用聚类分析对锂离子电池单体进行筛选成组，并提出一种附有PTC加热膜和液冷板的混合电池热管理系统，通过计算流体力学建模和数值计算对此系统在-40 ℃环境下的预热效率进行分析。结果表明：对初始方案进行优化后，经过695 s预热电池组最低温度可加热至0℃以上；此外，与纯PTC加热方法相比，电池组温度标准差可降低5.9℃。因此，此系统可在无过多功耗增长的前提下，短时间内高效地将电池组加热至工作状态，预热速度为3.56 ℃/min，且能提升温度均匀性。     

共价有机骨架/碳纳米管复合材料中锂离子吸附与传输特性的分子模拟

利用分子模拟方法对共价有机骨架 (covalent organic framework, COF)/碳纳米管(carbon nanotube, CNT) 复合材料 COF@CNT 中锂离子 (Li$^{+})$ 的吸附与传输特性开展研究, 明确了 Li$^{+}$ 的吸附位点与吸附顺序, 得到了相应的吸附能, 并观察 COF@CNT 的表观形貌变化. 当达到饱和吸附状态时, COF@CNT 的体积变化率仅为 0.25, 平均电压保持在 2.00 V 以上, 而理论容量则高达 1 402.47 mAh/g. 此外, Li$^{+}$ 在 COF@CNT 内部的电导率大于其在单纯 CNT 中电导率的实测值. 模拟结果可为此类体系的实际应用提供理论基础.     

纳米结构纳米结构SnS_2的制备及其在锂离子电池中的应用

与传统石墨负极材料相比,SnS2由于具有放电平台电压低、理论比容量高等优点,是锂离子电池负极材料研究领域的焦点。本文介绍了不同形貌的纳米结构Sn S2常用制备方法和研究情况,以期为该领域的研究提供一定参考。     

从2019诺贝尔化学奖谈锂电池前世、今生和未来

锂离子电池技术及产业在经过了近50年发展,在3C(Computer, Camera, Cellphone)和电动汽车领域获得了广泛的应用。2019年诺贝尔化学奖颁给了该领域的三位开创者。从三位诺贝尔化学奖得主的科研历程出发,介绍锂离子电池的工作原理和构成器件的变革,总结了锂离子电池产业的发展现状,对该领域的未来发展做出初步展望。     

锂离子电池充放电时电解液性能的分子动力学模拟

探究了锂离子在混合电解液中的微观结构,本文利用分子动力学模拟的方法建立了多元混合电解液溶剂EC-DMC-DEC(ethylene carbonate-dimethyl carbonate-diethyl carbonate)模型,计算分析了零电场以及加电场下电解液混合溶剂的性质.计算结果表明:无电场时,电解液中没有接触离子对(CIP-contact ion pairs)和离子聚集体(AGG-aggregates)的存在;而在6V电压下,任何浓度的电解液均存在CIP,降低了锂盐的溶解度.电场的存在使得电解液溶剂分子的偶极矩与电场方向相一致,溶剂分子排列有序,降低了溶剂的介电常数,促使CIP和AGG的形成以及锂离子配位数的减少.因此,破坏电场下溶剂分子的有序性、增强溶剂的介电性质对于降低电解液中的离子缔合、改善电解液的性能是至关重要的,这对于今后电解液配方的设计选择有着指导意义.     

三聚氰胺辅助形成无定型碳层包覆人造石墨

商业化的人造石墨S360-L2、柠檬酸和三聚氰胺按100∶24.5∶16.6固相混合后放入CVD旋转炉中950℃碳化4 h和8 h,得到三聚氰胺辅助的柠檬酸生成的无定型碳包覆在人造石墨表面。采用X-ray、SEM、Raman光谱仪和电化学测试仪对改性人造石墨的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了表征分析。结果表明:在石墨表面有一层无定型碳层包覆,且改性后的人造石墨的取向性增强,在950℃环境下保温4 h得到的改性石墨,可逆比容量达到366.5 mAh/g,首次效率达到91.6%;在950℃环境下保温8 h得到的改性石墨,可逆容量达到362 mAh/g,库伦效率提升至92.4%。保温4 h和8 h得到的改性石墨在充电倍率1 C/0.2 C下的可逆比容量保持率分别由原料的48.48%提升到58.69%、55.99%。