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复旦大学化学系学科介绍:锂电池研究

研究生院 免费考研网/2006-09-27

吴浩青院士课题组

本课题组成立于1955年。在高校中最早筹建成电化学实验室,以研究电极过程的基础理论及应用为方向,培养了硕士、博士及博士后科研人员49人。从50-60年代系统地研究了锑的电化学行为,其中以锑的零电荷电势,当时苏联学者波卡巴诺夫(Ъ.H.KaбaHOB)波.瓦塞宁(Ъ.H.BaceHЦH)及叶.乌克舍(E.A.YkЩe)等人分别在研究,但他们所得结果不一致,相互分歧较大,没有一个确定的零电荷电势数据。本课题组成员根据锑电极对有机中性分子的吸附特征,从微分电容∽电势曲线,确定了锑的零电荷电势为-0.19±0.02伏。这一结果于1963年发表在化学学报,得到世界上的公认,并载入国际电化学专著。70年代完成了多项国家急需的科研项目,如在国家“768”工程—数字地倾斜仪传感器中电解液的研制,灵敏度较高,该倾斜仪在上海能测得固体潮和墨西哥、菲律宾等地发生的地震波,获1983年上海市优秀新产品奖。又如完成了飞行平台上用的导电液的研究,满足了使用单位的要求,获1980年国防科委科技成果奖。又如在“文革”之初曾接受了委托研制的“海水电化学引信”的任务,于70年代初完成。此后,因为“文革”研究中断,文革后新宇电源研究所接受到同样任务,本课题组就把海水电池的设计,制作方法及性能测试数据等原始报告全部交给该所,1992年该所的定型产品“海水电池”就是根据本组的这份报告稍改进而成的,现已用于海军装备,为我国的国防现代化作出了贡献。

80年代本组对锂固体电解质、高能电池及其放电机理作了深入研究。锂/氧化铜电池虽然已生产多年,但其阴极反应机理并未完全清楚;R.Bates和Y.Jumel于1983年著文、,认为Li/CuO电池放电,阴极进行着CuO的还原反应,金属锂为还原济被氧化成Li2O(Li2O2)而CuO则作为氧化剂被还原为低价铜(Cu+或Cu)。本组用X-射线衍射分析、电子自旋共振X射线光电子能谱等物理方法和循环伏安法等电化学方法,广泛研究了该电池的反应机理,否定了前人的观点,确认阴极反映是锂在氧化铜晶格中的嵌入反映(Intercalation),在一定嵌入量后析出金属铜。这一观点在1984年发表后,受到同行重视。1985年1986年捷克科学院海洛夫斯基物理化学和电化学研究所的P.Novak在Electrochimica Acta杂志上,连续发表了两篇论文验证了嵌入反映机理的正确性。同年本组在第十四届国际能源会议论文集(Power Sources 10)上发表了锂-聚乙炔电池中的电化学嵌入反应的论文,首次提出了锂在共轭双键聚合物中的嵌入反应机理,再次在这个问题上扩大的范围。这一成果,获得国家教委科技进步二等奖。

目前的主要研究领域:嵌入(插入,intercalation)电极反应动力学;固体电解质;固态锂离子电池;纳米材料在储能材料中的应用;微型电池及其材料制备”,现与本课题组的吴宇平教授一起,共同招收、培养硕士研究生、博士研究生和博士后。

论文及著作

1.锑的零电荷电势化学学报29(1963)96

2.An Electrochemical Intercalation Reaction in a Li/(CH)X Battery. Power Sources 10. Proceeding of the 14th International Power Sources Symposium held at Brighten. P.175-182, Sept., 1984

3.Theoretical Treatment of Kinetics of Interactions Electrode Reaction, Reaction. Electrochimia Acta, 34(1984)157

4.A new Family of Fact Ion Conductor-Montmorillorites. Solid State Ionies 93(1997)347-354

5.Constraction and Destruction of Passivating Layer on LixC6 in Organic Electrolyte; an Impedance Study. J. Power Sources 56(1995),81

6.Diffusion of Lithuim in Carbon . Solid State Ionies 92(1996)91-97

7.Characterization of a new spinal Li-Cr-Mn-O for secondary lithium battery. J.Electroanalytical Chemistry 463(1999)24-28

8.Structural and electrochemical properties of disordered carbon prepared by the pyrolysis of poly(p-phenylene) below 1000oC for the anode of a lithiumionbattery. Carbon 37(1999)1409-1416

9.Electrochemical intercalation of lithium species into disordered carbon prepared by the heat treatment of poly(p-phenylene) at 650oC for anode in lithium-ionbattery. Electrochemical Acta 45(2000)1735

10. 四元尖晶石相 L Li-M-MN-O (M=Ni, Cr, Mo, V)嵌入电极的研究。化学学报,52(1994)763-766

11. 电化学动力学北京中国高等教育出版社,德国施普林格出版社出版。1998。
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