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              喜報!粟智教授團隊喜獲2021年度新疆維吾爾自治區科學技術獎二等獎
              • 作者:王靜
              • 時間:2022-03-07
              • 點擊:122
              • 來源:科研處

              經自治區人民政府批準,學校粟智教授團隊完成的錳基鋰離子電池正極材料的合成及電化學性能研究項目喜獲新疆維吾爾自治區2021年度科學技術獎等獎,這是學校首次獲得自治區級科研成果最高獎項,實現了在自治區級科研成果獎項評選中零的突破。

              粟智教授領銜的研究團隊自2008年以來一直從事錳系鋰離子電池材料開發與應用基礎研究。團隊共完成國家自然科學基金資助項目2項,獲批國家自然科學基金資助項目2項,獲批新疆天山雪松計劃科技創新領軍人才后備人選項目1項,新疆高??蒲杏媱澲攸c項目1項。發表論文34篇,其中:中文核心期刊14篇,SCI收錄20篇(其中一區6篇,二區6篇,三區3篇和四區5篇),1篇論文獲得新疆第十四屆自然科學優秀論文二等獎。研究期間,團隊中2名教師獲得博士學位,6名教師正在攻讀博士學位。已培養碩士研究生7名,其中2名研究生論文分別獲得新疆2015年度和2017年度優秀碩士論文。研究團隊在對科學發現點的原創性、科學價值、國內外自然科學界公認度、學科發展和平臺建設、團隊建設以及人才培養做出了卓越貢獻。

              鋰離子電池由于具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長和自放電小等優勢,被廣泛應用在便攜式電子設備、電動工具、空間技術以及國防工業等領域?;谀壳颁囯x子電池材料的發展趨勢和未來高性能鋰離子電池要求,團隊開展了錳基鋰離子電池正極材料的合成及其電化學性能的基礎研究。

              LiMnO2材料研究方面,提出合成o-LiMnO2化合物的熔鹽浸漬法;采用單一元素摻雜發現低價陽離子能提高材料中錳的價態,抑制由于Jahn-Teller效應所引起結構變化和錳的溶解造成的容量損失,達到改善材料的循環性能的目的;通過兩步高溫固相反應和結合水熱離子交換法合成出單相、超精細結構的單斜層狀m-LiMnO2化合物,研究發現材料在電化學過程中向尖晶石相轉變,但在材料中摻雜適量的氟可以提高材料的電化學性能;通過用氧化還原軟化學法合成了非計量比的菱方結構r-LixMnO2、六方結構h-Li0.59MnO2以及在其體相中摻入熱化學半徑較大的陽離子或聚陰離子的正極材料。研究發現,陰陽離子混合摻雜材料綜合了陽摻雜可以提高材料中Li+的擴散能力和陰離子摻雜抑制Jahn-Teller 畸變的兩方面優勢,使層狀結構LiMnO2 正極材料既保持了較高的容量又獲得了良好的循環性能,提出了陰陽離子協同摻雜機制。

              針對正極材料 NaMnO2存在的缺點,通過探索了相同價態的陽離子,不同價態的陽離子、陰離子摻雜以及陰陽離子協同摻雜的方法能夠有效提高材料的循環穩定性。

              LiMnBO3材料研究方面,采用微波固相法合成 LiMnBO3材料,該方法工藝簡單,極大縮減合成周期;采用高溫固相法分別合成了單斜型、單斜六方混合和六方型LiMnBO3/C材料;采用溶膠凝膠法乙醇為溶劑成功制得單斜LiMnBO3,乙酸為溶劑成功制得六方LiMnBO3;通過采用高溫固相法制備不同比例的LiMnxFe(V)1-xBO3復合材料。研究發現Fe、V的加入提高了材料的導電性和結構穩定性,改善了材料的電化學性能。

              LiMnPO4材料研究方面,針對該材料較差的離子和電子導電性,倍率性能差等特點。通過兩步法以檸檬酸為碳源合成LiMnPO4/C正極材料,并摻雜金屬Fe2+對其進行改性,研究發現Fe2+引入后材料的電化學極化降低,電極可逆性、脫嵌鋰性能得到顯著改善,材料離子電導大大增加;通過溶膠-凝膠法以DMF為溶劑在不同反應溫度和時間下合成了不同碳源包覆的LiMnPO4/C正極材料,對其進行了摻雜金屬Fe2+以及復合磷酸釩鋰,研究發現摻雜不僅可以提高材料內部的導電性,復合磷酸釩鋰可以提高材料的離子導電性,而且材料與磷酸釩鋰復合而且改善了磷酸釩鋰多平臺的缺點。

              LiMnTiO4材料研究方面,采用微波固相法合成了碳包覆的鋰離子電池正極材料LiMnTiO4。結果發現,Ti4+的摻入使得LiMnTiO4材料中的Mn3+ 在電化學過程中發生的Jahn-Teller效應得到抑制。

              團隊通過項目研究獲得以下重要發現和創新:

              在理論研究方面:1)提出了LiMnO2材料陰陽離子協同摻雜機制;(2)探明LiMnO2材料電化學過程材料容量衰減機制。

              在創新合成方法方面:提出(1) 熔鹽浸漬-液態錫封固相合成法;(2) 氧化還原法制備納米電極材料;(3)機械化學-微波固相合成方法;(4)兩步法合成納米電極材料。

              在技術創新方面:(1)開發微波固相合成新技術,開拓材料綠色合成新工藝;(2)設計出一種納米材料合成新裝置;(3)機械化學-微波聯合合成新技術。

              榮譽既是肯定,更是鞭策。下一步,我校將以改革創新為動力,以增量提質為目標,以健全制度為保障,以能力建設為支撐,著力強化科研組織和管理服務工作,力爭推出更多精品力作,推動科研工作再上新臺階。希望廣大教師和科研工作者以獲獎者為榜樣,發揚求真務實、勇于創新的科學精神,不斷取得科技創新工作新突破,為學??蒲泄ぷ髯龀鲂碌呢暙I。

              謹向粟智教授團隊表示熱烈祝賀!

                                撰稿:王  

              審核:張淑萍

               

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