Professor Chen Gang von der HIT University hat wichtige Fortschritte im Forschungsprozess von negativen Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien erzielt

Das von Professor Chen Gang vom HIT geleitete Team für Energieumwandlungsmaterialien hat wichtige Fortschritte bei der Erforschung negativer Elektrodenmaterialien für Lithiumionenbatterien erzielt. Die Forschungsergebnisse wurden in Advanced Materials (Impact Factor 19.79) veröffentlicht, einer Top-Zeitschrift auf dem Gebiet der Materialwissenschaften. Das Papier trägt den Titel "Konstruktion eines zweidimensionalen Nanofluidkanals für eine hervorragende elektrochemische Energiespeicherung" (Engineering 2DNanofluidicLi-Ion Transverse Channels Superpower Energy). Der Artikel wurde als Titelseite ausgewählt, Professor Chen Gang war der Artikel-Newsletter-Autor, Team-Doktorand Yan Chunshuang und Lu Chad waren die Co-Autoren, und HIT war die erste Kommunikationseinheit.

In den letzten Jahren haben sich Lithium-Ionen-Batterien aufgrund ihrer hohen Energiedichte, langen Lebensdauer und Umweltfreundlichkeit allmählich zur Hauptstromversorgung tragbarer elektronischer Geräte entwickelt und gelten als die vielversprechendsten Stromquellen für Elektrofahrzeuge und Hybrid-Elektrofahrzeuge Antriebsgeräte. Darüber hinaus können Lithium-Ionen-Batterien grüne Energie wie Sonnenenergie und Windenergie speichern und umwandeln, um die intermittierende und instabile Natur der oben genannten grünen Energie zu verringern und ein Gleichgewicht zwischen Energieversorgung und -nachfrage zu erreichen. Gegenwärtig steigt die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien in vielen Bereichen, und die Kapazität herkömmlicher Elektrodenmaterialien und die Fähigkeit zum schnellen Laden und Entladen haben einen Engpass erreicht. Es ist dringend erforderlich, das Elektrodenmaterial mit hoher Vergrößerungsleistung zu entwickeln, um die effektive und schnelle Energiespeicherung und -abgabe zu gewährleisten.

Das Chen Gang-Team schlug zunächst vor, eine zweidimensionale nanofluidische Struktur in das Kobaltoxid-Anodenmaterial einzuführen, um die Geschwindigkeitsleistung des Materials zu verbessern. Das Team stellte oberflächenmodifizierte Nanoblätter für anionische Gruppen mit einer einfachen Sol-Gel-Methode her. Diese modifizierten Gruppen erleichtern den Zusammenbau von Nanoblättern zu einem selbsttragenden Schichtstapel. Der Abstand der Nanoblätter ist etwas kleiner als die doppelte Länge des Lithiumions Debye, wodurch ein zweidimensionaler Fluidkanal für den Transport von Lithiumionen bereitgestellt wird. Die negativ geladenen Gruppen an der Innenwand des Kanals ziehen selektiv Lithiumionen an, stoßen negative Ionen ab und beschleunigen den Transport von Lithiumionen. Elektrochemische Tests haben gezeigt, dass die Ionenleitfähigkeit von Fluidkanal-Nanoblättern um mehrere Größenordnungen größer ist als die von Schüttgütern, und die Geschwindigkeitsleistung der Batterie ist stark verbessert. Diese Forschungsarbeit zeigt eine neue Richtung zur effektiven Verbesserung der Geschwindigkeitsleistung von Elektrodenmaterialien auf und liefert eine neue Explorationsidee für den Bau von Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Stabilität.

Die Forschungsarbeit wurde von der National Natural Science Foundation und Professor Yu Guihua von der University of Texas in Austin unterstützt.

Das Forschungsteam von Professor Chen Gang widmet sich der Forschungsarbeit neuer Funktionsmaterialien zur Energieumwandlung. Im Jahr 2017 veröffentlichte er mehr als 20 hochrangige Forschungsarbeiten in Fachzeitschriften wie Advanced Materials, Advanced Functional Materials und Nano Energy. 2 Papiere zitiert. Das Forschungsteam gewann das Industrial Letters Innovation and Entrepreneurship Stipendium 2017 und das „Top Ten Graduate Team“ des Harbin Institute of Technology. Der Erstautor der Dissertation, der Doktorand der 13. Klasse, Yan Chunshuang, veröffentlichte als Erstautor 8 SCI-Artikel, darunter 4 Artikel mit Einflussfaktoren von mehr als 10 und einem Gesamtwirkungsfaktor von mehr als 70. Er wurde mit dem Baosteel Outstanding Student Award ausgezeichnet , Chunhui Innovation Achievement Award und das nationale Graduiertenstipendium. Er wurde auch als eines der zehn besten Talente des Harbin Institute of Technology ausgezeichnet.

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