本征可弹性拉伸锂离子全电池制备及其结构与性能实时分析
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21875213
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:63.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B0506.智能与仿生材料化学
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:肖友华; 魏迪锋; 方进伟; 夏瑶琪; 黄昌伟; 杨状;
- 关键词:
项目摘要
Some of the wearable and implantable devices put forward a new demand of elastic stretchability on the lithium batteries, e.g. some devices which are attached to the joints or integrated into the clothing. However, the large deformation during the stretch will significantly change the microstructure of the batteries, proposing much higher challenges compared with flexible batteries. At present, there have been some reports on stretchable batteries, but most of them focused on the methods to achieve stretchability. Only a small amount of them tried to improve the intrinsic elasticity of each component. No studies have been carried out to integrate these elastic materials in all parts. The stretchable batteries obtained are still facing problems inducing fast capacity fading, low active materials loading etc. In particular, the related fundamental research is missing. The knowledge on the relationship between its structure and performance of the battery during the stretch is absent. The method to maintain the same ion and electron transfer rate during the stretch is absent. Therefore, the applicant plans to design and prepare the conductive polymer elastomer, electrode binder, polymer electrolyte and other elastic materials through controlling the polymer chain sequence. Stretchable battery will be achieved with all of its compounds having intrinsic elasticity. The real-time, in-situ analysis methods on the battery structure and performance during the stretch will be established for the first time to carry out the fundamental research as mentioned above. Intrinsically elastic stretchable battery will be achieved with stable performance. This work will promote the development of stretchable batteries and high-capacity batteries which are suffering from the large electrode volume change during the charge and discharge process. It also has scientific significance in understanding the relationship between lithium battery structure and performance.
可穿戴、可植入设备中,一些贴合于关节、整合到衣物内等器件对锂电池提出了可弹性拉伸新需求。然而,拉伸大形变会显著改变电池微观结构,相比柔性电池提出了更高挑战。目前已有可拉伸电池报道,但多侧重于可拉伸性的实现方法,提高各部件本征弹性研究较少,缺失各部位弹性材料一体化研究。所得电池仍存在容量衰减明显、负载低等问题。特别是相关基础研究欠缺,缺少电池发生拉伸大形变时对结构与性能关系的认知,离子、电子传导速率如何在拉伸时维持稳定的研究等。因此,申请者希望通过聚合物链序列结构调控、统一设计导电聚合物弹性体、电极粘结剂、聚合物电解质等弹性材料,在实现电池各部件本征弹性的同时得到一体化全电池;首次建立拉伸过程中结构与性能实时、原位分析方法,实现上述基础问题的研究,获取本征可弹性拉伸、性能稳定全电池。对可拉伸电池、充放电时体积变化显著的高比能电池发展有积极促进作用,对认知锂电池结构与性能关系有重要科学意义。
结项摘要
可穿戴、可植入设备中,一些贴合于关节、整合到衣物内等器件对锂电池提出了可拉伸新需求,现代单兵作战由于电子化装备的增多需随身佩戴高能量储能电源,对其实现可穿戴化、舒适化也提出了新的需求。目前已有可拉伸电池报道,但多通过宏观结构设计实现宏观拉伸形变,提高各部件本征弹性研究较少,缺失各部位弹性材料一体化研究。电池外部形变会显著改变电池微观结构,进而导致导电、导离子网络失去完整性,电极与集流体之间也易发生剥离,均会导致电池在拉伸过程中性能显著下降。因此,本项目研究了通过聚合物链序列结构调控、统一设计本征可弹性聚合物材料,获得可拉伸导电聚合物集流体、电极粘结剂、聚合物电解质等,在实现电池各部件本征弹性的同时得到一体化可拉伸全电池。采用了可逆加成断裂链转移自由基乳液聚合法,制备了苯乙烯与丙烯酸丁酯的三嵌段聚合物弹性体,与纳米碳管共混制备得到了可实现100%拉伸形变,电导率为10mS/cm的弹性导电集流体,解决金属集流体不可拉伸的问题;制备了苯乙烯与聚丙烯酸甲酯嵌段聚合物弹性粘结剂,与弹性集流体相结合实现了可拉伸电极,可完成100%形变,在1C倍率以下电池性能与采用金属集流体电池性能一致,100次100%形变后电极性能无变化。制备了苯乙烯与丙烯酸甲酯双向梯度共聚物,实现可90%拉伸形变的聚合物电解质, 室温离子电导率达0.288mS/cm。集流体、弹性电极粘结剂、聚合物电解质采用多嵌段链序列结构,均通过聚苯乙烯相形成物理交联点,通过后处理物理交联,实现全电池各部件的一体化,在电池拉伸过程中有助于界面的稳定性,最终获得了柔性及可拉伸锂离子全电池,研究了拉伸过程中各材料结构与性能关系。并且,为解决可穿戴锂离子电池的安全性,还制备了可拉伸全固态聚合物电解质,可实现50%弹性形变,室温电导率达0.465mS/cm,实现了可室温工作的柔性全固态电池制备。为提高可穿戴储能设备的能量密度,首次将硅基材料用于柔性及可拉伸电极制备,获得了硅基可拉伸电极。本项目研究对可拉伸电池、充放电时体积变化显著的高比能电池发展有积极促进作用,对认知锂电池结构与性能关系有重要科学意义。
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(7)
紫外光交联法制备全固态聚合物电解质
- DOI:10.11949/0438-1157.20211460
- 发表时间:2022
- 期刊:化工学报
- 影响因子:--
- 作者:郑哲楠;高翔;罗英武;黄杰
- 通讯作者:黄杰
A stretchable all-solid-state polymer electrolyte with decoupled ion transport and mechanical supporting networks to achieve high and stable ion-conductivity
具有解耦离子传输和机械支撑网络的可拉伸全固态聚合物电解质,可实现高且稳定的离子电导率
- DOI:10.1016/j.ssi.2021.115733
- 发表时间:2021-11
- 期刊:Solid State Ionics
- 影响因子:3.2
- 作者:Xie Ruohan;Yu Xuexian;Li Zhoupeng;Zhang Qinghua;Chen Jian;Lu Jianguo;Hou Yang;He Qinggang;Luo Yingwu;Gao Xiang
- 通讯作者:Gao Xiang
Copolymerized Sulfur with Intrinsically Ionic Conductivity, Superior Dispersibility, and Compatibility for All-Solid-State Lithium Batteries
共聚硫具有固有的离子导电性、优异的分散性和全固态锂电池的兼容性
- DOI:10.1021/acssuschemeng.0c03425
- 发表时间:2020-07
- 期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering
- 影响因子:8.4
- 作者:Zhang Fan;Luo Yingwu;Gao Xiang;Wang Rui
- 通讯作者:Wang Rui
锂离子电池硅基负极黏结剂的研究新进展
- DOI:10.11949/j.issn.0438-1157.20180699
- 发表时间:2018
- 期刊:化工学报
- 影响因子:--
- 作者:高翔;国媛;魏迪锋;罗英武;苏荣欣
- 通讯作者:苏荣欣
可拉伸电池的最新研究进展
- DOI:10.3969/j.issn.1003-9015.2022.02.001
- 发表时间:2022
- 期刊:高校化学工程学报
- 影响因子:--
- 作者:谢若晗;吴菁菁;高翔;苏荣欣
- 通讯作者:苏荣欣
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
Theoretical investigation of encapsulation processes of C60 into single-wall carbon nanotubes
C60单壁碳纳米管封装过程的理论研究
- DOI:10.1016/j.physleta.2011.02.011
- 发表时间:2011-03
- 期刊:Phys. Lett. A
- 影响因子:--
- 作者:高翔;段海明;傅冠建;李家明
- 通讯作者:李家明
Pareto分布下损失分布法度量误差变动规律
- DOI:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2017.11.014
- 发表时间:2017
- 期刊:中国管理科学
- 影响因子:--
- 作者:莫建明;吕刚;高翔;卿树涛
- 通讯作者:卿树涛
磷脂对天然橡胶网络结构的贡献及对性能的影响
- DOI:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.06.009
- 发表时间:2016
- 期刊:高分子材料科学与工程
- 影响因子:--
- 作者:瞿玮;高翔;黄光速
- 通讯作者:黄光速
Detection of the damage threshold of fused silica components and morphologies of repaired damage sites based on the beam deflection method
基于光束偏转法检测熔融石英部件损伤阈值及修复损伤部位形貌
- DOI:10.1515/phys-2018-0070
- 发表时间:2018-08
- 期刊:Open Physics
- 影响因子:1.9
- 作者:张江梅;高翔;王坤朋;刘有用;杨秀红;敖益辉
- 通讯作者:敖益辉
改革开放四十年来我国基础教育课外补习研究回顾与展望——基于CiteSpace的可视化分析
- DOI:10.19512/j.cnki.issn2096-2088.2020.01.004
- 发表时间:2020
- 期刊:教育经济评论
- 影响因子:--
- 作者:杨萌;薛海平;高翔
- 通讯作者:高翔
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
高翔的其他基金
以煤电转型为主的中国能源结构变化建模及预测研究(子课题1)
- 批准号:42341208
- 批准年份:2023
- 资助金额:400 万元
- 项目类别:专项基金项目
金属基复合材料网状构型设计与优化
- 批准号:
- 批准年份:2021
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
金属基复合材料网状构型设计与优化
- 批准号:52101184
- 批准年份:2021
- 资助金额:24.00 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
燃煤烟气污染物超低排放的智慧优化控制方法与关键技术
- 批准号:U1609212
- 批准年份:2016
- 资助金额:211.0 万元
- 项目类别:联合基金项目
导电、导离子、高粘弹性理想电极粘结剂的制备与性能研究
- 批准号:21574115
- 批准年份:2015
- 资助金额:68.0 万元
- 项目类别:面上项目
聚合物分子链梯度结构设计实现多形状记忆功能的研究
- 批准号:21374096
- 批准年份:2013
- 资助金额:82.0 万元
- 项目类别:面上项目
活性自由基高内相(细)乳液聚合过程研究
- 批准号:21106128
- 批准年份:2011
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
放电自由基与化学催化协同脱除烟气中多种污染物的机理研究
- 批准号:51076140
- 批准年份:2010
- 资助金额:38.0 万元
- 项目类别:面上项目
燃煤电厂煤质变化对SCR催化剂活性影响的机理研究
- 批准号:50776079
- 批准年份:2007
- 资助金额:35.0 万元
- 项目类别:面上项目
煤燃烧形成碳气溶胶的机理及控制方法研究
- 批准号:50176045
- 批准年份:2001
- 资助金额:25.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}