研究碳基復(fù)合材料構(gòu)建及其儲(chǔ)能應(yīng)用

　　研究方向一：圍繞鈉離子電池作為大規(guī)模儲(chǔ)能的新型研究領(lǐng)域，負(fù)極材料的綜合性能將在很大程度上直接決定鈉離子電池未來(lái)的應(yīng)用前景。本項(xiàng)目以山西省煤炭高效利用為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合煤本身結(jié)構(gòu)成分特點(diǎn)，以煤基石墨烯負(fù)極材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，通過(guò)分子、納米空間、宏觀尺度結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，采用一系列化學(xué)法調(diào)控構(gòu)建快速導(dǎo)鈉三維石墨烯框架，探索儲(chǔ)能機(jī)制。利用精度與深度的微觀結(jié)構(gòu)表征三維石墨烯負(fù)極材料和電解質(zhì)，考察從不同界面深度系統(tǒng)地研究電解質(zhì)/負(fù)極界面、準(zhǔn)界面和本體分子界面相容性，探索三維石墨烯材料在電解質(zhì)中鈉離子傳輸關(guān)系。

　　研究方向二：針對(duì)鋰硫電池循環(huán)過(guò)程容量衰減快、高能量密度難以發(fā)揮的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于碳纖維框架的高能鋰硫電池新體系。該體系正極擬采用具有多空孔結(jié)構(gòu)的碳纖維框架，不僅能極大地提高正極電子導(dǎo)電性和活性物質(zhì)硫的負(fù)載量，還能有效地控制硫的流失；其電解質(zhì)是石墨烯框架吸附電解液構(gòu)筑的類(lèi)固體電解質(zhì)，通過(guò)框架表面分子改性可提高鋰離子傳輸性能，阻止多硫化物的溶解和擴(kuò)散。本項(xiàng)目通過(guò)研究多空正極材料的合成反應(yīng)機(jī)理、關(guān)鍵制備工藝參數(shù)對(duì)其理化性質(zhì)的影響以及對(duì)電池電化學(xué)性能的作用規(guī)律，也將探索電解質(zhì)分子結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架表面電性、電解質(zhì)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，確立類(lèi)固體電解質(zhì)性能調(diào)控策略；同時(shí)，研究離子-電子在電解質(zhì)/正極界面的傳輸特性，建立起電池電極反應(yīng)過(guò)程模型，找到影響電極反應(yīng)速度的控制步驟。（太原理工大學(xué)教授 王曉敏）