全固态锂离子电池的新型负极/LiBaLaZrREAlO电解质/正极膜组件的研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51572176
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E02.无机非金属材料
- 结题年份:2019
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2019-12-31
- 项目参与者:张全生; 鲁彦; 陈桂娥; 杜葩; 刘兆鑫; 许路坤; 李勇; 张骋; 熊莉萍;
- 关键词:
项目摘要
In view of key device of all-solid-state lithium-ion battery of high security and high energy density of having the strategic significance, the project create anode/LiBaLaZrREAlO electrolyte/cathode film module of all-solid-state lithium-ion battery. The new nanometer solid electrolyte film of LiBaLaZrREAlO are prepared with a molten-salt method of using the eutectic mixed lithium salts as the reactant and the meltion agent, without washing process and with rare earth elements as dopants. The solid electrolyte film with nanowire arrays are prepared by anodic oxidation method. The filling the electrolyte film with nanowire arrays with the anode and cathode respectively and the solid electrolyte film form anode/LiBaLaZrREAlO electrolyte/cathode film module by sintering. The influence laws of preparation conditions on the structure, thickness and conductivity performance of the solid electrolyte film, and on the electrochemical properties of the anode/electrolyte/cathode film module are explored. The relationships among the composition, structure and performance and action mechanism of rare earths are explored, providing a theoretical basis for the development of new film cell. The economic molten-salt method and rare earths are used in preparing the anode/LiBaLaZrREAlO electrolyte/cathode film module, saving energy and reducing the preparation cost, and changing the resource advantage to economic advantage.
针对具有战略意义的高安全性、高能量密度的全固态锂离子电池的关键器件,本项目研制新型的负极/LiBaLaZrREAlO电解质/正极膜组件。用具有最低共熔温度的混合锂盐作反应物并兼作熔剂、无需洗涤的廉价熔盐法、稀土作掺杂剂等,制备新型的纳米LiBaLaZrREAlO固体电解质膜。用阳极氧化法等制备纳米线阵列的电解质膜,将负极、正极分别填充在纳米线阵列的电解质膜中,并与电解质膜烧结为新型的负极/LiBaLaZrREAlO电解质/正极膜组件。探索制备条件对该电解质膜的结构、厚度和电导率等性能影响的规律,及其对该膜组件电化学性能影响的规律;研究该膜组件组成、结构、特性之间的构效关系,阐明稀土的作用本质。为研制新型膜电池提供理论依据。采用经济的熔盐法和稀土制备性能优良的负极/LiBaLaZrREAlO电解质/正极膜组件,可大幅度节能及降低制备成本,对我国变资源优势为经济优势具有重大意义。
结项摘要
本项目完成了计划的研究任务。针对具有战略意义的高安全性高能量密度的全固态锂离子电池的关键器件,研制出了Li/LiBaLaZrREAlO/LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2膜组件(RE:Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Dy、Er)。用熔盐法、熔盐固相法和稀土等,发明了消除晶界的LiBaLaZrREAlO(2种)、LiBaLaZrAlREWO(2种)、LiNiLaZrO、LiNiLaZrMO、LiCuLaZrO、LiCuLaZrMO等固体电解质膜。用阳极氧化法等制备纳米线阵列的电解质膜,将2片该膜与电解质膜烧结,将负极、正极分别填充在该膜两端中制得Li/LiBaLaZrREAlO/LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2膜组件。探索了制备条件对该膜的结构和电导率等性能影响的规律,及对Li/LiBaLaZrREAlO/LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2膜组件的电化学性能影响的规律;研究了该膜组件组成、结构、特性之间的构效关系,阐明了稀土的作用本质。为研制新型膜电池提供理论依据。用制备的后4种膜与Li和LiFePO4分别组装电池并测其电化学性能。制备膜的电导率σ(25℃)分别为:3.26×10-4-3.62×10-3、2.96×10-4-2.73×10-3、7.52×10-4-9.86×10-3、6.35×10-4-9.13×10-3、2.32×10-4-8.62×10-4、3.71×10-4-3.67×10-3、3.32×10-4-1.62×10-3、7.63×10-4-9.92×10-3Scm-1。由Li/LiBaLaZrREAlO/LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2膜组件组装的电池的初始放电容量C为135.2-151.7mAhg-1,容量保持率η(20个循环)为93.3-94.5%。电池电阻R为432.8-506.2Ω。膜中和电池中RE分别对其σ和C、η、R的影响次序均为:Er>Dy>Sm>Gd>Y>Pr>Nd>Ce。4种固态电池的C和η为140.1-163.2 mAhg-1和93.3-96.0%。采用经济的熔盐法和稀土制备性能优良的Li/LiBaLaZrREAlO/LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2膜组件,可大幅度节能及降低制备成本,对我国变资源优势为经济优势具有重大意义。申请了8项中国发明专利,其中已授权4项,发表了SCI、EI检索的文章12篇。
项目成果
期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(8)
Preparation of the Porous CeO2 Film and Its Spectral Properties,
多孔CeO2薄膜的制备及其光谱性能,
- DOI:10.3964/j.issn.1000-0593(2018)04-1324-05
- 发表时间:2018
- 期刊:光谱学与光谱分析
- 影响因子:--
- 作者:LIU Xiaozhen;SHI Xingju;LIU Xiaozhou;REN Xiaohui;CHEN Jie
- 通讯作者:CHEN Jie
Effect of calcining temperature on room temperature ionic conductivity of W, Y and Al co-doped Li7La3Zr2O12 solid electrolyte
焙烧温度对W、Y、Al共掺杂Li7La3Zr2O12固体电解质室温离子电导率的影响
- DOI:10.1088/1757-899x/490/6/062004
- 发表时间:2019-04
- 期刊:Materials Science and Engineering
- 影响因子:--
- 作者:XiaoZhen Liu;Lei Ding;Yuze Liu;Xingjue Shi;Jie Chen
- 通讯作者:Jie Chen
Preparation of the porous cerium dioxide film by two-step anodization and heat treating method
两步阳极氧化热处理法制备多孔二氧化铈薄膜
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:Earth and Environmental Science
- 影响因子:--
- 作者:Xiaozhen LIU;Bolun ZHU;Yuze LIU;Shanshan WANG;Jie CHEN;Xiaoyu WANG
- 通讯作者:Xiaoyu WANG
Preparation of Sm doped cerium dioxide film by anodization
阳极氧化制备Sm掺杂二氧化铈薄膜
- DOI:10.1088/1755-1315/61/1/012012
- 发表时间:2017-04
- 期刊:Earth and Environmental Science
- 影响因子:--
- 作者:Xiaozhen LIU;Junhua YANG;Xiaozhou LIU;Letian XIA;Jie CHEN;Ying ZHU
- 通讯作者:Ying ZHU
Effect of Heat Treatment on the Crystal Structure of the Anodic Cerium Oxide Films
热处理对阳极氧化铈薄膜晶体结构的影响
- DOI:10.4028/www.scientific.net/kem.748.12
- 发表时间:2017-08
- 期刊:Key Engineering Materials
- 影响因子:--
- 作者:Xiaozhen LIU;Yufan NI;Xiaozhou LIU;Letian XIA;Jie CHEN;Xiaoyu ZHENG
- 通讯作者:Xiaoyu ZHENG
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其他文献
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- DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2015.23.026
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- 发表时间:2018
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- 作者:刘小珍;张汉尧
- 通讯作者:张汉尧
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- 通讯作者:刘小珍
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- 发表时间:2020
- 期刊:食品工业科技
- 影响因子:--
- 作者:吴杰新;刘小珍;叶琴霞;张汉尧
- 通讯作者:张汉尧
铬-镧镀层的制备及其光谱性能
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- 期刊:光谱学与光谱分析.
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- 作者:刘小珍
- 通讯作者:刘小珍
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