上海自然科学奖推荐书

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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-PerformanceSynergisticCarbonaceousCompositesasAnodeMaterialsforLithium-IonBatteries主要完成人员王勇，孙炜伟，陈双强主要完成单位上海大学8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

2、会发展对高效绿色能源储存的需求，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

3、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

4、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，并提出了相关锂离子插入、析出和储存的机理。（ACSNano，2011，他引144次，曾入选ESI高被引论文；ChemistryofMaterials，2009，他引126次，曾入选ESI高被引论文；AdvancedFunctionalMaterials,2013，他引46次；JournalofMaterialsChemistry，2011，他引87次）；（2）利用改良石墨烯纳米片

5、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。（JournalofMaterialsChemistry，2010，他引174次；Nanoscale，2011，他引215次；Nanosc

6、ale，2014，他引74次；以上3篇均入选ESI高被引论文。JournalofMaterialsChemistry，2011，他引69次。）8知识产权情况国别申请号专利号项目名称中国CN200910048318.6ZL200910048318.6一种制备锡-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CN201110276841.1ZL201110276841.1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8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

7、/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1Sn@CNTNanostructuresRootedinGraphenewithHighandFastLi-StorageCapacities/ACSNano/YuqinZou,YongWang*13.9422011年5卷8108-8114页2011年9月22日王勇邹雨芹144144是2Sn@CNTandSn@C@CNTnanostructuresforsuperiorreversibleli

8、thiumionstorage/ChemistryofMaterials/YongWang,*MinghongWu,ZhengJiao,JimYangLee*9.4662009年21卷3210-3215页2009年7月28日王勇JimYangLee王勇126126是3Microwave-assistedsynthesisofaCo3O4-graphenesheet-on-sheetnanocompositeasasuperioranodem