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过渡金属碳酸盐锂离子电池负极材料及Li-CO2电池

成果类型：: 发明专利

发布时间: 2023-07-05 14:25:09

科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市南开区| 杨喆 | 2023-07-14 22:02:32
成果简介 技术亮点 应用前景 团队概括 产生的效益 转化方式
碳酸盐复合材料是一种非常具有发展潜力的高容量负极材料，特别是我们发展的碳酸盐/大面积石墨烯（MnCO3-LG）整齐堆叠电极材料，在具有超高的能量密度同时具有极好的倍率性能，能够扩展和延伸到其他能源储存领域，如超级电容器等，具有广阔的发展前景。成功构筑了以CO2电化学催化反应机制为基础的新型储能体系Li-CO2电池。我们还通过第一性原理计算分析了电池内部的CO2电化学催化反应过程，并结合实验初步确认了Li-CO2电池放电反应为4Li + 3CO2 → C + 2Li2CO3。
Li-CO2电池，该储能体系应用对CO2回收和利用意义重大，有望成为CO2处理领域的新热点。基于CO2电催化转化反应的储能材料锂空气电池正极及其制备方法已取得专利，尚未完成成果转化。新型过渡金属碳酸盐复合材料属于高容量负极材料，在作为锂离子电池负极材料的应用中具有巨大潜能。Li-CO2电池电极材料的设计合成目前处在专利审批阶段，对CO2回收和利用意义重大。

锂离子电池具有优异的性能，如良好的容量保留能力，使用温度范围广，安全性能高，因而被认为是一种很有前途并且具有广泛应用二次电池。

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随着当今社会生产力高速发展，人类对能源的需求量不断增大，而地球资源有限，研发该技术使寻找新能源得到进一步发展。

过渡金属碳酸盐(TMCO3,TM=Fe、Co和Mn等)材料由于其高的储锂比容量,以及制备工艺简单、材料绿色环保且低成本等优点,被认为下一代高能量密度锂离子电池理想的负极材料之一。但是,碳酸盐基负极材料在电化学储锂过程中存在不可逆容量高、体积变化剧烈、材料易粉化等问题,导致其差的循环稳定性和倍率性能。