尖晶石型Li4Ti5O12锂离子电池负极材料的中子衍射研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11675267
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    66.0万
  • 负责人：
    孙立梅
  • 依托单位：
    中国原子能科学研究院
  • 学科分类：
    A3005.中子技术及应用
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Neutron diffraction is sensitive to light elements and also can distinguish neighboring elements. Based on the advantages we will use neutron diffraction to study the effects of elements doping or oxygen vacancy on the crystal structure such as phase transition and composition, lattice parameters, site occupancies, oxygen vacancy concentration,Ti-O bond length, and so on. X-ray absorption spectra, X-ray photoelectron spectroscopy and Raman spectra will be applied to analyze the effects of elements doping or oxygen vacancy on the electronic structure such as chemical valence and coordination elements. Based on the comprehensive analysis of the effects of elements doping or oxygen vacancy on the crystal structure, the electronic structure, Li-ion diffusion coefficients, electronic conductivity and electrochemical performances, the modification mechanism will be illustrated. In addition, according to the different modification mechanism of elements doping or oxygen vacancy, the synergic effects of some double-elements doping or the combination of element doping and oxygen vacancy on the crystal structure, the electronic structure, Li-ion diffusion coefficients, electronic conductivity and electrochemical performances will also be investigated and their synergic mechanism will be discovered. This study is significant to design and develop high performance Li4Ti5O12 anode for lithium ion batteries.
本课题利用中子衍射对轻元素敏感、能区分邻近元素等特点研究不同元素掺杂或氧空位引入对Li4Ti5O12晶体结构（相变、相组成、晶胞参数、掺杂原子及其原子占位分布、氧空位分布与浓度、Ti-O键长等）的影响，并通过X射线吸收谱（XAS）、X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱等分析其对元素价态、近邻配位原子数等电子结构的影响。通过综合分析不同元素掺杂或氧空位引入对晶体结构、电子结构以及锂离子扩散系数、电子导电率、电化学性能等的影响规律，阐明元素掺杂或氧空位引入对Li4Ti5O12的改性机制。此外，根据元素掺杂或氧空位对电化学性能的不同改性机制，本课题还将优化、设计双元素掺杂以及元素掺杂-氧空位引入对Li4Ti5O12进行协同改性，研究它们对Li4Ti5O12晶体结构、电子结构、电子或锂离子传输以及电化学性能的协同影响，揭示其协同改性机制，这对设计、开发高性能Li4Ti5O12负极材料具有重要意义。

结项摘要

本项目针对锂离子电池负极材料Li4Ti5O12存在的离子电导率低、性能调控机制不明关键科学问题，通过中子衍射与X射线衍射相结合研究不同元素掺杂或氧空位对Li4Ti5O12晶体结构相变、相组成、晶胞参数、原子占位分布、氧空位分布、Ti-O键长等的影响，并通过X射线吸收谱、X射线光电子能谱等研究其对元素价态、近邻配位原子数及电子结构等细微结构的影响，综合分析了不同元素掺杂或氧空位对晶体结构以及元素价态、近邻配位原子数等细微结构及锂离子扩散系数、电子导电率、电化学性能等的影响，阐明了不同元素掺杂或氧空对电化学性能的影响机制。此外，在阐明单一不同元素或氧空位改性机制的基础上，本项目还设计、合成了双元素掺杂体系以及掺杂-氧空位等协同改性体系，开发出了综合性能更优异的Li4Ti5O12负极材料，并揭示了其协同改性机制，取得了一系列创新性成果，促进了钛酸锂负极材料的发展。该研究对设计开发高性能钛酸锂负极材料具有重要的科学意义和实际价值。累计发表SCI论文13篇，研究成果得到了国内外同行的关注和引用，并培养了领域相关人才3名；参加学术会议3次。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Oxygen defects-engineered LaFeO3-x nanosheets as efficient electrocatalysts for lithium-oxygen battery
氧缺陷设计的 LaFeO3-x 纳米片作为锂氧电池的高效电催化剂
  • DOI：
    10.1016/j.jcat.2020.02.024
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Catalysis
  • 影响因子：
    7.3
  • 作者：
    Gao Rui;Chen Qizan;Zhang Wenjing;Zhou Dong;Ning De;Schumacher Gerhard;Smirnov Dmitry;Sun Limei;Liu Xiangfeng
  • 通讯作者：
    Liu Xiangfeng
Enhancing the Catalytic Activity of Co3O4 Nanosheets for Li-O-2 Batteries by the Incoporation of Oxygen Vacancy with Hydrazine Hydrate Reduction
通过氧空位与水合肼还原的结合增强 Co3O4 纳米片对 Li-O-2 电池的催化活性
  • DOI：
    10.1021/acs.inorgchem.9b00007
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Inorganic Chemistry
  • 影响因子：
    4.6
  • 作者：
    Gao Rui;Shang Zhaoru;Zheng Lirong;Wang Junkai;Sun Limei;Hu Zhongbo;Liu Xiangfeng
  • 通讯作者：
    Liu Xiangfeng
Understanding the synergic roles of MgO coating on the cycling and rate performance of Na0.67Mn0.5Fe0.5O2 cathode
了解 MgO 涂层对 Na0.67Mn0.5Fe0.5O2 正极循环和倍率性能的协同作用
  • DOI：
    10.1016/j.apsusc.2019.143814
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Applied Surface Science
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Kong Weijin;Wang Huibo;Sun Limei;Su Chunjian;Liu Xiangfeng
  • 通讯作者：
    Liu Xiangfeng
Unveiling the Synergic Roles of Mg/Zr Co-Doping on Rate Capability and Cycling Stability of Li4Ti5O12
揭示 Mg/Zr 共掺杂对 Li4Ti5O12 倍率性能和循环稳定性的协同作用
  • DOI：
    10.1149/2.0791904jes
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of the Electrochemical Society
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Wang Zhenya;Sun Limei;Yang Wenyun;Yang Jinbo;Sun Kai;Chen Dongfeng;Liu Xiangfeng
  • 通讯作者：
    Liu Xiangfeng
CoO/CoP Heterostructured Nanosheets with an O–P Interpenetrated Interface as a Bifunctional Electrocatalyst for Na–O2 Battery
具有O-P互穿界面的CoO/CoP异质结构纳米片作为Na-O2电池的双功能电催化剂
  • DOI：
    10.1021/acscatal.8b01023
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    ACS Catalysis
  • 影响因子：
    12.9
  • 作者：
    Junkai Wang;Rui Gao;Lirong Zheng;Zhongjun Chen;Zhonghua Wu;Limei Sun;Zhongbo Hu;Xiangfeng Liu
  • 通讯作者：
    Xiangfeng Liu

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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙立梅;李连连;崔建东
  • 通讯作者：
    崔建东

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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