1、 - 1 - 上海市自然科学奖推荐书 项目名称 中文 碳复合高效协同锂电池负极材料 英文 High-Performance Synergistic Carbonaceous Composites as Anode Materials for Lithium-Ion Batteries 主要完成人员 王勇，孙炜伟，陈双强 主要完成单位 上海大学 - 2 - 项目简介 项目所属科学技术领域、主要科学研究内容、特点及引用、应用情况： (限 1200字 ) 字 ) 作为最有前景的储能设备，高能量密度、高功率以及长寿命的下一 代锂离子电池的发展将进一步打开锂电池应用的更广阔空间，从而满足社会发展对高效绿
2、色能源储存的需求，对低碳可持续发展相关的能源和环境领域都有重要科学意义。 本项目紧密围绕解决高容量锂离子电池负极材料循环过程 中 容量衰减这个关键科学问题展开。研究对象主要聚焦 在 碳纳米管完全包覆的高容量锂电池负极材料 （ 锡基材料为主，硅基和过渡金属基材料为辅） ， 以及 石墨烯纳米片负载片状高容量 锂离子 电池负极材料（过渡金属氧化物为主，金属硫化物为辅）形成的 “三明治 ”片片负载复合电极材料。总体研究思路是，在探索锂离子的插入、析出、扩散和储存 的动力学过程和机理的基础上，通过碳纳米管完全包覆对填充高容量负极材料的限域作用和内部剩余体积空间自然缓解储锂体积膨胀的优势以及石墨烯片片负载
3、结构的两种组分的最优结构相亲性，发挥两种组分最大协同作用，搭建高效输运锂离子和传导电子的电极界面，从而较为成功地解决锂离子 电池 高容量负极材料在循环过程中由于锂的脱嵌所导致的体积变化引起的非本征衰退的关键科学问题。 按照解决该问题学术思路的发展过程，本项目通过两部分内容 来 阐述有效解决锂离子电池 负极材料上述问题 的方法 ：（ 1）通过将高容量负极材料引入到碳纳米管的管腔内部，获得 碳纳米管完全包覆的复合材料体系，通过碳管的限域作用和碳管内部的空心体积空间来自然缓解电极材料储存大量锂离子时伴随的大体积膨胀，从而防止电极结构的粉化，提高其在反复充放电过程中的结构稳定性， 并 提出了相关 锂离
4、子插入、析出和储存的机理 。（ ACS Nano， 2011，他引 144次， 曾 入选 ESI高被引论文； Chemistry of Materials， 2009，他引 126次， 曾 入选 ESI高被引论文； Advanced Functional Materials, 2013，他引 46次； Journal of Materials Chemistry， 2011，他引 87次）； （ 2）利用改良石墨烯纳米片材料，通过表面基团的功能化，在其表面引入与石墨烯纳米片结构具有最大亲和协同作用的纳米片形貌的金属基电极材料，形成片片相隔复合电极材料，这一石墨烯复合材料的 “面面 ”结合，相对
5、常见的石墨烯负载纳米粒子的 “点面 ”结合，能够发挥更好的协同功效，即可防止石墨烯薄片的团聚，保持其少层结构带来的高电导、大比表面等优点，又可高效提高负载高容量金属基电极材料耐受大体积膨胀的结构稳定性。 （ Journal of Materials Chemistry， 2010，他引174次； Nanoscale， 2011，他引 215次； Nanoscale， 2014，他引 74次；以上 3篇均入选 ESI高被引论文。 Journal of Materials Chemistry， 2011，他引 69次。） - 3 - 知识产权情况 国 别 申 请 号 专 利 号 项 目 名 称 中
6、国 CN200910048318.6 ZL200910048318.6 一 种 制备锡 -碳 /核 -壳纳米粒子完全填充碳纳米管复合负极材料的原位合成方法 中国 CN201110276841.1 ZL201110276841.1 单模微波制备氧化钴纳米片和石墨烯复合锂电池负极材料的方法 - 4 - 发表论文 专著目录 代表性论文（不超过 8篇） 序号 论文专著名称 /刊名/作者 影响因子 年卷页码（ xx 年 xx 卷 xx 页） 发表时间 年 月 日 通讯作者 第一作者 SCI他引次数 他引总次数 是否国内完成 1 SnCNT Nanostructures Rooted in Graphen
7、e with High and Fast Li-Storage Capacities/ACS Nano/ Yuqin Zou, Yong Wang* 13.942 2011 年 5 卷8108-8114 页 2011 年 9月 22 日 王勇 邹雨芹 144 144 是 2 SnCNT and SnCCNT nanostructures for superior reversible lithium ion storage/ Chemistry of Materials/Yong Wang,* Minghong Wu, Zheng Jiao, Jim Yang Lee* 9.466 2009
8、年 21 卷3210-3215 页 2009 年 7月 28 日 王勇 Jim Yang Lee 王勇 126 126 是 3 Microwave-assisted synthesis of a Co3O4-graphene sheet-on-sheet nanocomposite as a superior anode material for Li-ion batteries/Journal of Materials Chemistry/ Shuangqiang Chen, Yong Wang* 6.626 2010 年 20 卷9735-9739 页 2010 年 7月 21 日 王勇
9、陈双强 174 174 是 4 NiO nanosheets grown on graphene nanosheets as superior anode materials for Li-ion batteries/ Nanoscale/ Yuqin Zou, Yong Wang* 7.367 2011 年 3 卷2615-2620 页 2011 年 3月 23 日 王勇 邹雨芹 215 215 是 5 Confined Volume Change in Sn-Co-C Ternary Tube-in-Tube Composites for High-Capacity and Long-Li
10、fe Lithium Storage/ Advanced Functional Materials/ Yan Gu, Fengdan Wu, Yong Wang* 12.124 2013 年 23 卷 893-899 页 2012 年 9月 24 日 王勇 顾燕 46 46 是 6 Self-assembled echinus-like nanostructures of mesoporous CoO nanorodCNT for lithium-ion batteries/ Journal of Materials Chemistry/Fengdan Wu, Yong Wang* 6.626
11、 2011 年 21 卷6636-6641 页 2011 年 3月 1 日 王勇 吴 冯 丹 87 87 是 7 Sheet-like and fusiform CuO nanostructures grown on graphene by rapid microwave heating for high Li-ion storage capacities/ Journal of Materials Chemistry/ Liqiang Lu, Yong Wang* 6.626 2011 年 21 卷17916-17921 页 2011 年 9月 1 日 王勇 路 力强 69 69 是 8 G
12、raphene-based nanocomposite anodes for lithium-ion batteries/Nanoscale/Weiwei Sun, Yong Wang* 7.367 2014 年 6 卷11528-11552 页 2014 年 8月 1 日 王勇 孙炜伟 74 74 是 - 5 - 主要完成单位情况表 单位名称 上海大学 排 名 1 联系人 牛刚 联系电话 021-66136228 单位性质 大专院 校 传 真 无 通信地址 上海市 宝山区上大路 99 号 邮政编码 200444 电子邮件 主要贡献： 本单位为相关奖项申报团队提供科研平台、配套设施及服务，相
13、关的劳务报酬等。 - 6 - 主要完成人情况 姓 名 王勇 排 名 1 性别 男 民 族 汉族 工作单位 上海大学 联系电话 021-66137723 通讯地址 上海市 宝山区上大路 99 号 邮政编码 200444 创造性贡献： 王勇教授为上海大学本能源电池材料研究小组的方向带头人，在 碳 复合高效协同锂电池负极材料 的科研构思、设计制备、性能表征等方面具有重要的贡献。 支撑材料：（必填项） 在 8 篇代表性论文中均为通讯作者。 本人签名： 年 月 日 7 主要完成人情况 姓 名 孙炜伟 排 名 2 性别 女 民 族 汉族 工作单位 上海大学 联系电话 021-66137483 通讯地址 上
14、海市 宝山区上大路 99 号 邮政编码 200444 创造性贡献： 作为主要参与人，重点系统研究 金属基 材料与 石墨烯负载 层层相叠复合体系的相互作用和协同效应等方 面内容。 支撑材料：（必填项） 代表性论文 8 的第一作者。 本人签名： 年 月 日 8 主要完成人情况 姓 名 陈双强 排 名 3 性别 男 民 族 汉族 工作单位 上海大学 联系电话 021-66137725 通讯地址 上海市 宝山区上大路 99 号 邮政编码 200444 创造性贡献： 作为主要参与人，重点开展石墨烯片与氧化钴等纳米片相结合的协同理念探索。 支撑材料：（必填项） 代表性论文 3 的第一作者。 本人签名： 年 月 日
