高比容量Li-Co-O体系的制备及其物相研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21201158
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0502.无机功能材料化学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

LiCoO2 remains one of the most attractive positiveelectrode materials for secondary lithium batteries.It is wellestablished that the practical capacity of LiCoO2 is limited to about 140 mAh/ g, around half of its theoretical capacity (273 mAh/g). During its charge/discharge process, as the ratios of Li and Co change, the structures of Li-Co-O systems become complex during the long-term cycling and spinel phase may be formed, which will influence the electrochemical performance..This project intends to prepare crystallized micro-nano LiCoO2 cathode material using solvent-thermal and solid state synthesis in autoclave. Besides coating carbon on the surface of LiCoO2 crystals, some lithium rich compounds, such as Li3PO4 and Li3P will be used to obtain LiCoO2 cathode material coated with lithium rich layer of different crystalline state. On the basis of research in relatively stable layered-rhomohedral phase and its change of electrochemical properties, we will further research on the phase change of rhomohedral or mixed phases coexisting with spinel phase during battery cycling, and analyze the phase and composition when the battery become inactive. By virtue of understanding the internal crystal chemical reasons, it gives an alternative way to discuss the reason why the specific capacity of LiCoO2 system is low on these phase investigations of Li-Co-O system, we aim at achieving LiCoO2 cathode material with improved charge/discharge capacity and cyclic stability..Based on these investigations of LiCoO2 system , we will further develop to study other Li-M-O cathode material ,such as Li-Fe-O and Li-Mn-O with improved charge/discharge capacity and cyclic stability . We will further to explore the possibility to generate other cathode materials such as Li-Fe-O and Li-Mn-O.
商用的LiCoO2实际容量仅为理论的50%,即使在三方相LiCoO2充放电过程中,Li和Co的比例会减小而物相也会有尖晶石相出现,由于Li离子的易流动性,致使其无序度增大,这显然会影响其容量及循环性。.本项目拟用溶剂热、高压釜中固相反应技术制备结晶的微纳LiCoO2正极材料,除用掺碳提高其导电性外,包覆富锂层或复合富锂层,得到不同结晶度、富锂的LiCoO2正极材料。在研究相对稳定层型三方相及其电化学性质变化的基础上,对三方相、尖晶石混合物相在电池循环过程中的物相变化进行跟踪研究;对电池失活时的物相和成分进行剖析;对LiCoO2体系比容量不高的结晶化学理解予以探讨,以期找出高比容量、相对稳定的LiCoO2起始物相体系。.在LiCoO2体系研究的基础上对LiFeO,LiMnO体系等新型正极材料提高比容量的途径进行探索。

结项摘要

电极材料物相及循环过程中物相的变化,将极大的影响电池的比容量和循环稳定性等电化学性能。本项目以LiCoO2为正极材料,寻找容量提升的且相匹配的负极材料,研究组装后全电池的性能: 合成的锗微米材料与钴酸锂组装成全电池,输出电压约为3.5 V,循环100圈后容量保持为原来的91%(398 Wh Kg-1)(Chem. Mater. 2015, 27 (11), 4156-4164)。制备了多种新型微晶正极材料,通过X-射线衍射、拉曼光谱、高分辨率电镜和电化学测试等手段,研究其物相及物相对电池材料性能的影响:在高温合成LiNi0.5Mn1.5O4时,通过高分辨率研究发现800°C直接煅烧的样品中存在P4332和Fd3m相的共生现象,而煅烧后热处理的样品全为P4332 相,仅煅烧的样品电化学性能明显好于热处理后的样品(Electrochim. Acta)。选择与Li-C-O体系相近的层状化合物,采用非原位高分辨透射电镜分析以及X射线衍射等手段,研究其作为锂离子电池材料电化学机理及循环过程中物相变化:将FeCl3-石墨夹层化合物用于锂离子电池负极材料,发现其电化学过程包含了与石墨相似的锂离子的脱嵌以及铁的氧化还原反应(Chem. Sus.Chem.)。丰富了层状化合物用于锂离子电池的种类及其性质研究,为发现新材料打下基础;通过材料物相和循环过程中物相分析,寻找相关层状化合物的物相对电化学循环和容量等性能影响,通过控制合成条件,得到电化学性能提升的电极材料。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Honeycomb-likeMacro-Germanium as High-Capacity Anodes for Lithium-ion Batteries with GoodCycling and Rate Performance
蜂窝状大分子锗作为锂离子电池高容量负极,具有良好的循环性能和倍率性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chemistry of Materials
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Tianwen Zhang;Yongchun Zhu;Xuedong Yan;Yitai Qian
  • 通讯作者:
    Yitai Qian
Porous LiNi0.5Mn1.5O4 microspheres with different pore conditions: Preparation and application as cathode materials for lithium-ion batteries
不同孔道条件的多孔LiNi0.5Mn1.5O4微球的制备及其作为锂离子电池正极材料的应用
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2014.03.047
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Power Sources
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Youngchun Zhu;Shasha Jin;Yan Wang;Yitai Qian
  • 通讯作者:
    Yitai Qian
Facile formation of graphene-encapsulated α-Fe2O3 nanorice as enhanced anode materials for lithium storage -Fe2O3
容易形成石墨烯封装
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Electrochimica Acta
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Li Xiaona;Zhang Kailong;Yuan Zhengqiu;Qian Yitai
  • 通讯作者:
    Qian Yitai
Ferric chloride‐Graphite Intercalation Compounds as Anode Materials for Li‐ion Batteries
氯化铁-石墨插层化合物作为锂离子电池负极材料
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Chemsuschem
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Guo Cong;Zhu Xiaobo;Liang Jianwen;Qian Yitai
  • 通讯作者:
    Qian Yitai
The design of a high-energy Li-ion battery using germanium-based anode and LiCoO2 cathode
采用锗基阳极和LiCoO2阴极的高能锂离子电池的设计
  • DOI:
    10.1016/j.jpowsour.2015.06.031
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Journal of Power Sources
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Wanqun Zhang;Yan Wang;Yongchun Zhu;Yitai Qian
  • 通讯作者:
    Yitai Qian

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其他文献

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    朱永春
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    朱永春
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  • 通讯作者:
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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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