基于物理场调控的单根二氧化锰纳米线微纳器件组装与储能增强机理

基本信息
批准号:51872218
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:韩春华
学科分类:
依托单位:武汉理工大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:许絮,何攀,张国彬,胡平,马鑫萸,陈一鸣,吴不可,张文翠,潘雪雷
关键词:
能量存储电化学场效应微纳器件二氧化锰纳米线
结项摘要

The development of high-performance nanowire electrode materials and the nanowire-based energy storage nano-devices are the frontier of nanotechnology and energy storage technology, as well as the important foundation for the development of integrated functional nanodevices. To address the aforementioned issues, physical field tuned single MnO2 nanowire energy storage device will be designed and assembled in this work. Based on the device, electrochemical test methods, such as cyclic voltammetry, galvanostatic/potentiostatic charge and discharge, will be combined with in situ Raman, in situ I-V and other characterization methods to realize the precise measurement of the physical/chemical properties of nanowire materials, and measure the distribution of ions at the interface, electrons/ions transport properties and thermodynamic/kinetic behavior in electrochemical reactions. Based on these research, the direct correlation of the structure, electrical transport and electrochemical properties of materials during electrode reactions will be uncovered, which is to explore the mechanism and optimization strategy of electron conduction or ion diffusion in nanowires under the control of physical field. These results will lay the foundation for optimizing the electrochemical performance of MnO2 nanowires and the application in miniature energy storage devices.

开发高性能纳米线电极材料并构筑基于纳米线电极材料的的微纳储能器件是纳米技术和能源技术的交叉研究前沿,也是发展微型集成功能器件的重要基础。本项目拟设计组装物理场调控的单根MnO2纳米线储能器件。基于该器件平台,将循环伏安、恒流/恒压充放电等测试方法与原位拉曼、原位I-V等原位表征手段结合,实现对纳米线材料的物理化学性质的精确测量。并对物理场调控的表界面离子分布、材料电子/离子输运特性、电化学反应中的热力学/动力学行为等进行研究,揭示电极反应过程中材料的结构、电输运与电化学性质的直接相关性。探索物理场调控的纳米线电子传导和离子输运机制及其优化策略,为MnO2纳米线的电化学性能优化以及在微型储能器件中的应用奠定基础。

项目摘要

开发高性能纳米线电极材料并构筑基于纳米线电极材料的的微纳储能器件是纳米技术和能源技术的交叉研究前沿,也是发展微型集成功能器件的重要基础。本项目基于α-MnO2纳米线设计构筑的基础上,制备了一系列金属氧化物纳米线、实现了不同结构纳米线的有序化构筑。并通过设计、构筑场效应储能芯片,实现了电化学工况下材料费米面梯度的原位调控和性能提升,提出了调制材料费米能级结构实现储能芯片性能倍增的新思路。此外,通过外场驱动技术、快速高效地实现单个硫化钼薄片的大规模电化学剥离制备。进一步地,通过CaV4O9纳米线为工作电极,Li为对电极构筑单根纳米线储能器件,将电化学测试方法与原位拉曼、电输运谱等原位表征手段结合,实现纳米线材料的理化性质的精确测量和原位检测,揭示了电极反应过程中材料的结构、电输运与电化学性质演变规律。.在本项目的资助下,项目执行期间项目负责人总计在国际重要学术期刊发表SCI论文20篇、申请国家发明专利13项、授权国家发明专利 7 项、培养研究生8名;项目成员再次获批国家自然科学基金面上项目一项,地方联合基金一项,获批总经费80余万元,荣获中国发明协会一等奖一项,圆满地完成了本项目的任务目标。.

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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