上海自然科學獎推薦書

1、上海市自然科學獎推薦書項目 名稱中文碳復合咼效協(xié)同鋰電池負極材料英文High-Performa nee Syn ergistic Carbon aceous Composites as Anode Materials for Lithium-Ion Batteries主要完成人員王勇，孫煒偉，陳雙強主要完成單位上海大學-6 -項目簡介項目所屬科學技術領域、主要科學研究內(nèi)容、特點及引用、應用情況：（限1200字）作為最有前景的儲能設備，高能量密度、高功率以及長壽命的下一代鋰離子電池的發(fā) 展將進一步打開鋰電池應用的更廣闊空間，從而滿足社會發(fā)展對高效綠色能源儲存的需 求，對低碳可持續(xù)發(fā)展相關的能源和

2、環(huán)境領域都有重要科學意義。本項目緊密圍繞解決高容量鋰離子電池負極材料循環(huán)過程中容量衰減這個關鍵科學 問題展開。研究對象主要聚焦在碳納米管完全包覆的高容量鋰電池負極材料（錫基材料為 主，硅基和過渡金屬基材料為輔），以及石墨烯納米片負載片狀高容量鋰離子電池負極材 料（過渡金屬氧化物為主，金屬硫化物為輔）形成的三明治”片片負載復合電極材料?？傮w研究思路是，在探索鋰離子的插入、析出、擴散和儲存的動力學過程和機理的基礎上， 通過碳納米管完全包覆對填充高容量負極材料的限域作用和內(nèi)部剩余體積空間自然緩解 儲鋰體積膨脹的優(yōu)勢以及石墨烯片片負載結構的兩種組分的最優(yōu)結構相親性，發(fā)揮兩種組分最大協(xié)同作用，搭建高效輸

3、運鋰離子和傳導電子的電極界面，從而較為成功地解決鋰離 子電池高容量負極材料在循環(huán)過程中由于鋰的脫嵌所導致的體積變化引起的非本征衰退 的關鍵科學問題。按照解決該問題學術思路的發(fā)展過程，本項目通過兩部分內(nèi)容來闡述有效解決鋰離子 電池負極材料上述問題的方法：（1）通過將高容量負極材料引入到碳納米管的管腔內(nèi)部， 獲得碳納米管完全包覆的復合材料體系，通過碳管的限域作用和碳管內(nèi)部的空心體積空間來自然緩解電極材料儲存大量鋰離子時伴隨的大體積膨脹，從而防止電極結構的粉化，提 高其在反復充放電過程中的結構穩(wěn)定性，并提出了相關鋰離子插入、析出和儲存的機理。（ACS Na no，2011，他引 144 次，曾入選

4、ESI 高被引論文;Chemistry of Materials，2009, 他引 126次，曾入選 ESI高被引論文；Advaneed Functional Materials, 2013,他引 46次；Journal of Materials Chemistry，2011，他引87次）；（2）利用改良石墨烯納米片材料，通過表面基 團的功能化，在其表面引入與石墨烯納米片結構具有最大親和協(xié)同作用的納米片形貌的金 屬基電極材料，形成片片相隔復合電極材料，這一石墨烯復合材料的面面”結合，相對常見的石墨烯負載納米粒子的 點面”結合，能夠發(fā)揮更好的協(xié)同功效，即可防止石墨烯薄片 的團聚，保持其少層結構帶

5、來的高電導、大比表面等優(yōu)點，又可高效提高負載高容量金屬 基電極材料耐受大體積膨脹的結構穩(wěn)定性。（Journal of Materials Chemistry，2010，他引 174 次;Nan oscale 2011，他引 215次; Na noscale 2014,他引 74 次；以上 3篇均入選 ESI 高被引論文。Journal of Materials Chemistry, 2011，他引 69次。）知識產(chǎn)權情況國別申請?zhí)枌：蘒號項目名稱中國CN200910048318.6ZL200910048318.6一種制備錫-碳/核-冗納米粒子兀全填充碳 納米管復合負極材料的原位合成方法中國CN

6、201110276841.1ZL201110276841.1單模微波制備氧化鉆納米片和石墨烯復合鋰 電池負極材料的方法發(fā)表論文專著目錄代表性論文（不超過 8篇）序 號論文專著名稱/刊名/作者影響因子年卷頁碼（XX年XX 卷 XX頁）發(fā)表 時間 年 月 日通訊 作者第一 作者SCI他引 次數(shù)他引 總次 數(shù)是 否 國 內(nèi) 宀兀 成1SnCNT Nanostructures Rooted in Graphene with High and Fast Li-StorageCapacities/ACSNano/ Yuqin Zou, Yong Wang*13.9422011 年 5卷8108-8114

7、頁2011 年 9月22日王勇鄒雨芹144144是2SnCNT and SnCCNT nanostructures for superior reversible lithium ion storage/ Chemistry of Materials/Yong Wang,* Minghong Wu, Zheng Jiao, Jim Yang Lee*9.4662009年21卷3210-3215 頁2009 年 7 月28日王勇JimYangLee王勇126126是3Microwave-assisted synthesis of a Co3°4-graphene sheet-on-sh

8、eet nanocomposite as a superior anode material for Li-ion batteries/Journal of Materials Chemistry/ Shuangqiang Chen, Yong Wang*6.6262010年20卷9735-9739 頁2010 年 7 月21日王勇陳雙強174174是4NiO nanosheets grown on graphene nanosheets as superior anode materials for Li-ion batteries/ Nanoscale/ Yuqin Zou, Yong W

9、ang*7.3672011 年 3卷2615-2620 頁2011 年 3月23日王勇鄒雨芹215215是5Confined Volume Change in Sn-Co-C Ternary Tube-in-Tube Composites for High-Capacity and Long-Life Lithium Storage/ Advanced Functional Materials/ Yan Gu, Fengdan Wu, Yong Wan g*12.1242013年23卷893-899 頁2012 年 9 月24日王勇顧燕4646是6Self-assembledechinus-l

10、ikenanostructures of mesoporous CoOnanorodCNTforlithium-ion batteries/ Journal of MaterialsChemistry/FengdanWu, Yong Wang*6.6262011年21卷6636-6641 頁2011 年 3月1日王勇吳馮丹8787是7Sheet-like and fusiform CuO nanostructuresgrownongraphene by rapid microwave heating for high Li-ion storage capacities/ Journal of

11、Materials Chemistry/ Liqiang Lu, Yong Wan g*6.6262011年21卷17916-17921 頁2011 年 9月1日王勇路力強6969是8Graphene-based nanocomposite anodesforlithium-ionbatteries/Nanoscale/Weiwei Sun, Yong Wang*7.3672014年 6卷11528-11552 頁2014 年 8月1日王勇孫煒偉7474是主要完成單位情況表單位名稱上海大學排名1聯(lián)系人牛剛聯(lián)系電位性質(zhì)大專院校傳真無通信地址上海市寶山區(qū)一上大路 99號

12、郵政編碼200444電子郵件gniu .c n主要貢獻：本單位為相關獎項申報團隊提供科研平臺、配套設施及服務，相關的勞務 報酬等。主要完成人情況姓名王勇排名1 性別男民 族漢族工作單位上海大學聯(lián)系電訊地址上海市寶山區(qū)上大路 99號郵政編碼200444創(chuàng)造性貢獻：王勇教授為上海大學本能源電池材料研究小組的方向帶頭人，在碳復合咼效協(xié)同鋰電 池負極材料的科研構思、設計制備、性能表征等方面具有重要的貢獻。支撐材料：（必填項）在8篇代表性論文中均為通訊作者。本人簽名：年 月日主要完成人情況姓名孫煒偉排名2性別女民 族漢族工作單位上海大學聯(lián)系電訊地址上海市寶山區(qū)上大路 99號郵政編碼200444創(chuàng)造性貢獻：作為主要參與人，重點系統(tǒng)研究金屬基材料與石墨烯負載層層相疊復合體系的相互作