磷酸钒锂微纳结构的可控制备及其用作高能量锂电池正极材料的研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51374255
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0413.粉末冶金与粉体工程
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Because of their high energy density, good cycling performance and charge retention capability, lithium-ion batteries (LIBs) have been widely used in portable electronic devices. To date, the performance of the lithium ion batteries still cannot totally fullfill the requirement of high energy density and power capability for electric vehicles. Currently the commercial and most studied cathode materials are lithium transition metal oxides, which suffer from their low capcity and inferior safety. Monoclinic Li3V2(PO4)3 heritates the safety feature of phosphates, and has high operating voltage pleatues,high specific discharge capacity and better rate capability. However, the electronic conductivity of Li3V2(PO4)3 needs improvement and the capacity fades fast operated in high voltage. Taking the advantages of making Li3V2(PO4)3/carbon composites, metal oxide coating and cations doping, the electrochemical performance of the Li3V2(PO4)3 cathodes can be improved by fabricating optimized structures, which ensure the high quality of Li3V2(PO4)3/carbon composites, and the homogeneity of metal oxide coating and cations doping.It will be a new alternative cathode material for energy conversion and storage with high efficiency.
锂离子电池因为其高能量密度、良好的循环性能及荷电保持能力被广泛地应用在便捷式的电子器件中。但是目前锂离子电池还不能完全满足电动汽车高能量密度,大功率的要求。其原因主要是商品化的和即将进入开发性研究的正极材料大多是嵌锂过渡族金属氧化物,其主要原因是这些正极材料的容量偏低,安全性能较差。单斜结构的Li3V2(PO4)3不仅继承了磷酸盐安全性能好的特点,而且工作电压平台高,容量大,能量密度高和倍率性能好,作为锂离子电池的正极材料被广泛研究。但Li3V2(PO4)3自身导电性能仍需改进,且高电压充电时容量衰减明显。本项目拟通过优化材料的微纳结构,实现可控制备,集合炭复合、氧化物包覆和阳离子掺杂的优势,提高Li3V2(PO4)3纳米颗粒与炭的复合效率,优化氧化物包覆和离子掺杂的均匀性,获得电化学性能优异的Li3V2(PO4)3正极材料。成为能源高效存储和释放的新一代正极材料。

结项摘要

锂离子电池因为其高能量密度、长寿命等特点在便携式的电子器件中得到了广泛的引用。磷酸盐电极材料相比于其他正极材料具有更好的安全性能和循环稳定性,在电动汽车等领域中具有独特的优势。磷酸钒锂正极材料相比于商业化的LiFePO4具有更高的工作电压和更高的容量,而且还具有更大的锂离子扩散系数。但是Li3V2(PO4)3正极材料也存在容量衰减和导电性差等问题,如何构筑低尺度的电极材料、提高活性物质与导电材料的复合效率是提升其电池性能的关键。 本项目通过材料结构优化、炭包覆和离子参杂等技术,构筑Li3V2(PO4)3/C复合材料,提升综合电化学性能。具体开展的工作包括硬模板法制备Li3V2(PO4)3/C多孔微纳米球,Li3V2(PO4)3/石墨烯等;软模板法制备炭包覆的纳米片密堆积的Li3V2(PO4)3微米球;表面活性剂辅助高温一步法制备Li3V2(PO4)3/C纳米带等;溶胶-凝胶法制备KB炭/Li3V2(PO4)3/C复合材料和MOF衍生炭/ Li3V2(PO4)3复合材料;阳离子共掺杂的x Li3V2(PO4)3.yLiFePO4、Li3V2(PO4)3.LiMnPO4等复相磷酸盐。通过上述材料的优化,提升了整个电极材料的倍率性能和循环性能。

项目成果

期刊论文数量(45)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
The general synthesis of Ag nanoparticles anchored on silver vanadium oxides: towards high performance cathodes for lithium-ion batteries
锚定在银钒氧化物上的银纳米粒子的一般合成:面向锂离子电池的高性能阴极
  • DOI:
    10.1039/c4ta00437j
  • 发表时间:
    2014-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Zhou Jiang;Liang Qiang;Pan Anqiang;Zhang Xuelin;Zhu Qinyu;Liang Shuquan;Cao Guozhong
  • 通讯作者:
    Cao Guozhong
Rational design of multi-shelled CoO/Co9S8 hollow microspheres for high-performance hybrid supercapacitors
高性能混合超级电容器多壳CoO/Co9S8空心微球的合理设计
  • DOI:
    10.1039/c7ta06036j
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Wang Yaping;Zhu Ting;Zhang Yifang;Kong Xiangzhong;Liang Shuquan;Cao Guozhong;Pan Anqiang
  • 通讯作者:
    Pan Anqiang
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  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2017.05.008
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
    JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Liu Sainan;Cai Zhenyang;Zhou Jiang;Pan Anqiang;Liang Shuquan
  • 通讯作者:
    Liang Shuquan
Mesoporous NiCo2O4 nanoneedles grown on three dimensional graphene networks as binder-free electrode for high-performance lithium-ion batteries and supercapacitors
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  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2015.06.131
  • 发表时间:
    2015-09-10
  • 期刊:
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Liu, Sainan;Wu, Jun;Liang, Shuquan
  • 通讯作者:
    Liang, Shuquan
Hydrothermal synthesis of sodium vanadate nanobelts as high-performance cathode materials for lithium batteries
水热合成高性能锂电池正极材料钒酸钠纳米带
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2016.06.023
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Power Sources
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Yang Kaiwen;Fang Guozhao;Zhou Jiang;Qin Mulan;Tang Yan;Pan Anqiang;Liang Shuquan
  • 通讯作者:
    Liang Shuquan

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其他文献

Particle interaction analysis and rheological evaluation for metal powder injection molding feedstock
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  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    梁叔全
中低温固体氧化物燃料电池合金连接体保护涂层研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2007-02
  • 期刊:
    中南大学学报(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁叔全
  • 通讯作者:
    梁叔全
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金属粉末注射成型中的流变学
  • DOI:
    10.1007/s11771-007-0285-8
  • 发表时间:
    2007-02
  • 期刊:
    中南大学学报(英文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁叔全
  • 通讯作者:
    梁叔全

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AI项目解读示例

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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