梯度核壳结构LiMn2O4正极材料的可控制备及电化学特性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51604106
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    江剑兵
  • 依托单位：
    湖南工业大学
  • 学科分类：
    E0414.材料冶金加工
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Jahn-Teller effect and Mn dissolution results in the rapid fade of capacity in the charge-discharge cycle process and a short cyclic life of LiMn2O4, hindering the application of LiMn2O4 in power and energy storage battery. Based on the idea of a combination of structural design advanced preparation process, the project aims at developing a novel LiMn2O4 material with a core-shell structure by gradient coating method, settling the problems occurring in traditional doping modification method, such as uneven distribution of elements, stripping of coating, inexact coating, single phase of coating and etc, hence improving its electrochemical performance. The project takes a systematic study of the relation between its electrochemical performance and micro morphology, particle size and interfacial characteristics with the help of crystal structure analysis, electrochemical measuring technique and interfacial research to reveals the improvement mechanism of gradient coating on the electrochemical performance of LiMn2O4 cathode.material. The research work in this project will lay a foundation for the application of LiMn2O4 in power and energy storage battery.
Jahn-Teller效应和锰溶解导致LiMn2O4在循环过程中容量衰减较快，循环寿命较短，严重阻碍了锰酸锂电池在动力及储能电池中应用。本项目拟将结构设计与先进制备工艺相结合，通过在锰酸锂表面梯度包覆一层高温性能优越的富锂锰基固溶体，得到梯度包覆核壳结构锰酸锂材料，解决传统固相掺杂改性工艺中元素分布不均以及包覆改性工艺中包覆层脱落，包覆不严，包覆层单独成相等问题，改善其电化学循环性能。借助现代晶体结构分析、电化学测试技术及界面研究手段研究梯度核壳结构锰酸锂电化学性能与材料微观形貌、颗粒大小、界面特性之间的关系进行系统研究分析，揭示梯度包覆对锰酸锂正极材料电化学性能的改善机理。为实现锰酸锂在动力及储能电池应用奠定基础。

结项摘要

Jahn-Teller效应和锰溶解导致LiMn2O4在循环过程中容量衰减较快，循环寿命较短，严重阻碍了锰酸锂电池在动力及储能电池中应用。本项目通过创新性结构设计，在锰酸锂正极材料表面包覆一层高温性能优越的富锂锰基固溶体，从而改善材料的循环性能。研究结果表明，通过控制合成得到的四氧化三锰前驱体具有球形度好，振实密度高等优点，在此基础上通过改变加料方式及其他工艺，可以实现液相掺杂、液相包覆改性球形前驱体。联合高温固相法-控制结晶法得到的得到的镁、Ni及Ni,Co掺杂/包覆复合改性锰酸锂正极材料具有优良的循环性能。最后，在控制结晶法得到球形四氧化三锰后期通过改变Ni,Co加料速度及加料量，成功获得Ni,Co复合梯度掺杂/包覆改性前驱体，最后通过高温固相法成功在锰酸锂正极材料表面包覆得到一层梯度富锂锰基固溶体，该梯度核壳材料表现出优越的循环性能和倍率性能，材料1C初始容量达到119.8mAh/g，200次循环后容量达到115.8mAh/g，容量保持率达到96.66%。最后通过电化学分析及材料检测分析手段研究了梯度包覆改性机理，研究表明，富锂锰基固溶体包覆层很好的保护了锰酸锂正极材料，改善了锰酸锂正极材料与电解液发生的副反应，特别是高温锰溶解，最终改善了材料的循环性能。项目的顺利实施为实现锰酸锂在动力及储能电池应用奠定基础。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Improved Electrochemical Performance of LiMn2O4 via Ni and Co Gradient Doping
通过 Ni 和 Co 梯度掺杂改善 LiMn2O4 的电化学性能
  • DOI：
    10.1166/sam.2018.3425
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Science of Advanced Materials
  • 影响因子：
    0.9
  • 作者：
    Wei Li;Haojie Deng;Jianbing Jiang
  • 通讯作者：
    Jianbing Jiang
Effects of Equimolar Co3+ and Ni2+ Co-Doping on the Electrochemical Properties of Spinel LiMn2-2xNixCoxO4 Prepared by Solid-State Reaction Method
等摩尔Co3和Ni2共掺杂对固相反应法制备尖晶石LiMn2-2xNixCoxO4电化学性能的影响
  • DOI：
    10.1166/nnl.2017.2372
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Nanoscience and Nanotechnology Letters
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jiang Jianbing;Gong Guo;Li Changyun;Li Ding
  • 通讯作者：
    Li Ding
Research on Improving the Electrochemical Performance of LiMn2O4 via Cr-Doping
Cr掺杂提高LiMn2O4电化学性能的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Nanoscience and Nanotechnology
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jianbing Jiang;Wei Li;Haojie Deng;Guo Gong;Na Li
  • 通讯作者：
    Na Li
Structural and Electrochemical Properties of Spherical LiMgx Mn2−x O4 (x ≤ 0.10) for Secondary Lithium Ion Batteries
二次锂离子电池球形LiMgx Mn2≤x O4 (x≤0.10)的结构和电化学性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Nanoscience and Nanotechnology Letters
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jianbing Jiang;Wei Li;Changyun Li;Na Li
  • 通讯作者：
    Na Li
Synthesis of Nano Flaky Li1-xNaxMn2O4 and Its Electrochemical Performance
纳米片状Li1-xNaxMn2O4的合成及其电化学性能
  • DOI：
    10.1166/nnl.2019.2982
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Nanoscience and Nanotechnology Letters
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Jiang Jianbing;Deng Haojie;Li Wei;Yu Linyu;Liu Qilong;Xu Lijian
  • 通讯作者：
    Xu Lijian

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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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