SusChEM: Nonflammable, Highly Conductive Ionic Liquid based Organic-Inorganic Hybrid Electrolytes for Lithium Batteries

SusChEM:用于锂电池的不可燃、高导电离子液体基有机-无机混合电解质

基本信息

  • 批准号:
    1704173
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-07-01 至 2021-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Lithium ion batteries have great potential to reduce dependence on fossil fuels for transportation and play a critical role in moving the U.S. toward a sustainable, clean energy future. The electrolyte, an essential component of a battery, allows the flow of electrical charge between the electrodes. Lithium-ion batteries typically use a mixture of volatile organic solvents and salts as electrolytes, which creates potential safety and reliability concerns. This research will develop a new class of nonflammable organic-inorganic hybrid Li-ion electrolytes. The research will lead to improved understanding of fundamental mechanisms of ion conduction and electrochemical properties of the solid-state electrolytes. The scientific aspects of the research program will be integrated with broader outreach and educational initiatives in the science, technology, engineering, and mathematics (STEM) fields. Additionally, this project will include international collaboration with Seoul National University in South Korea to give the students valuable experience in the international research and education. This research will address ionic liquid-based nonflammable, solid-state Li-ion electrolytes. The project includes synthesis, characterization, and ion transport in ionic liquid tethered polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS-IL) mixtures with lithium bistrifluoromethanesulfonimidate) salts (LiTSFI). The research will explore how tuning the interactions between the cationic structures and immobilized anions could affect ionic conductivity and electrochemical properties. The project will include the systematic variation of chemical structures of electrolytes to gain fundamental insight into how molecular structures, e.g. cationic structures and immobilized anions, affect lithium ion conductivity and electrochemical properties. The synthetic effort will be closely coupled with Raman spectroscopy, electrochemical property and battery performance measurements to create a complete picture of structure-property-performance relationships. Dielectric spectroscopy will be utilized to uncover the mechanisms of ion dissociation and transport. The project will generate fundamental understanding of the relationship between molecular structure and ion transport.
锂离子电池具有减少对化石燃料运输的依赖并在将美国迈向可持续,清洁能源未来的重要作用的巨大潜力。电解质是电池的重要组成部分,允许电极之间的电荷流动。锂离子电池通常将挥发性有机溶剂和盐的混合物用作电解质,从而引起潜在的安全性和可靠性问题。这项研究将开发一类新的不可燃烧的有机无机混合液体电解质。这项研究将导致对固态电解质的离子传导和电化学特性的基本机制的理解。该研究计划的科学方面将与科学,技术,工程和数学(STEM)领域的更广泛的外展和教育计划集成。此外,该项目将包括与韩国首尔国立大学的国际合作,为学生提供国际研究和教育方面的宝贵经验。这项研究将解决基于离子液体的不可易燃的固态锂离子电解质。该项目包括与离子液体元素多面性寡聚硅氧烷(POSS-IL)混合物中的合成,表征和离子转运,与二硫氟甲硫化二硫化二硫化锂)盐(LITSFI)。该研究将探讨如何调整阳离子结构与固定阴离子之间的相互作用可能影响离子电导率和电化学性质。该项目将包括电解质的化学结构的系统变化,以获得有关分子结构如何(例如阳离子结构和固定的阴离子影响锂离子电导率和电化学性质。合成的工作将与拉曼光谱,电化学特性和电池性能测量紧密相结合,以创建结构性 - 性能 - 性能关系的完整图片。介电光谱将用于揭示离子解离和运输的机制。该项目将对分子结构和离子传输之间的关系产生基本的理解。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Ion Pair Integrated Organic‐Inorganic Hybrid Electrolyte Network for Solid‐State Lithium Ion Batteries
  • DOI:
    10.1002/ente.201800431
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Guang Yang;Baoyan Fan;Feihua Liu;Fangzhou Yao;Qing Wang
  • 通讯作者:
    Guang Yang;Baoyan Fan;Feihua Liu;Fangzhou Yao;Qing Wang
Organic–inorganic hybrid electrolytes from ionic liquid-functionalized octasilsesquioxane for lithium metal batteries
  • DOI:
    10.1039/c7ta04599a
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Guang Yang;Chalathorn Chanthad;H. Oh;I. Ayhan;Qing Wang
  • 通讯作者:
    Guang Yang;Chalathorn Chanthad;H. Oh;I. Ayhan;Qing Wang
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  • 通讯作者:
    Qing Wang

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