突破锂离子电池硅基阳极材料关键性能瓶颈的基础理论研究

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基本信息

  • 批准号:
    51634003
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    300.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0410.冶金物理化学与冶金原理
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In order to solve the key problems of structural and interfacial theories of next-generation silicon-based anode materials for lithium-ion batteries, the mechanism, kinetics and structure evolution of silicon-based materials during the electrochemical lithium deintercalation/intercalation are systematically studied. The design concepts about gradient silicon materials in view of both structural integrity and maximum capacity utilization as well as the “hard and soft” double-coating structure are established. The synergy among relevant factors and its long term stability are analyzed. Furthermore, novel electrolytes with high stability are developed and new polymer electrolyte/silicon interfaces are established. Meanwhile, the optimized electrochemical performance, long-term degradation and their dependence on the micro-/meso-structure are thoroughly investigated. Our investigation will provide theoretical foundation and scientific basis on modulating the electrochemical performance and breaking through the bottlenecks of silicon-based materials. In addition, this work is rather good for the enriching of scientific theories of electrochemistry, electrode materials, energy and other related fields.
针对影响锂离子电池新一代硅基阳极材料性能的结构与表界面核心理论问题,系统研究硅材料的电化学储锂机制、脱嵌锂动力学及结构演变,建立梯度硅材料兼顾结构完整性和容量最大化利用模式的设计理念,以及“刚柔相济”的“双层包覆结构”设计与构筑思想,分析相关因素间的协同性与优化匹配关系及其长效性机理,发展新型高稳定电解液,构建聚合物电解质/硅材料新体系,深入研究所创制的硅基材料在实际电池环境中的宏观性能表达与时变性及其与微介观结构的依赖性,为硅阳极材料的性能调控与突破实用化瓶颈提供理论基础和科学依据,同时丰富电池材料、能源等相关领域的科学基础理论。

结项摘要

为提升硅基负极结构和界面稳定性、突破硅负极材料在锂离子电池中的实用化瓶颈,本项目从硅基材料微纳结构、电极设计到全电池实际体系全角度研究硅材料的演化规律和性能调控理论。分析硅基材料中不同组分的主次关系、协同效应与优化匹配,结合多种表征技术、电化学分析方法和理论计算,深入探究了硅负极材料的脱嵌锂动力学机理及充放电过程中的结构和界面演化规律,确定了硅材料性能的本质限制因素,提出了一系列多尺度硅基组成与结构调控方法,开发了全新的电解液添加剂和粘结剂体系,全面提升了硅材料性能。本项目研究取得了显著的科学创新和实质性技术进展,为硅负极材料性能调控与突破实用化瓶颈提供理论基础和科学依据,同时丰富了电化学、材料物理化学、能源等相关领域的科学认知。

项目成果

期刊论文数量(63)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(13)
Free-Standing Sandwich-Type Graphene/Nanocellulose/Silicon Laminar Anode for Flexible Rechargeable Lithium Ion Batteries
用于柔性可充电锂离子电池的独立式三明治型石墨烯/纳米纤维素/硅层状阳极
  • DOI:
    10.1021/acsami.8b10066
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Zhou Xiaoming;Liu Yang;Du Chunyu;Ren Yang;Li Xiaolong;Zuo Pengjian;Yin Geping;Ma Yulin;Cheng Xinqun;Gao Yunzhi
  • 通讯作者:
    Gao Yunzhi
Watermelon-Like Structured SiOx-TiO2@C Nanocomposite as a High-Performance Lithium-Ion Battery Anode
西瓜状结构SiOx-TiO2@C纳米复合材料作为高性能锂离子电池负极
  • DOI:
    10.1002/adfm.201605711
  • 发表时间:
    2018-08-01
  • 期刊:
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS
  • 影响因子:
    19
  • 作者:
    Li, Zhaolin;Zhao, Hailei;Zhu, Zhiming
  • 通讯作者:
    Zhu, Zhiming
High CO2 tolerance oxygen permeation membranes BaFe0.95-xCa0.05TixO3-delta
高耐CO2透氧膜BaFe0.95-xCa0.05TixO3-delta
  • DOI:
    10.1016/j.memsci.2018.01.007
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Membrane Science
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Li Kui;Zhao Hailei;Lu Yao;Ma Yanhui;Du Zhihong;Zhang Zijia
  • 通讯作者:
    Zhang Zijia
A multifunctional silicotungstic acid-modified Li-rich manganese-based cathode material with excellent electrochemical properties
具有优异电化学性能的多功能硅钨酸改性富锂锰基正极材料
  • DOI:
    10.1007/s10008-018-4113-x
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Journal of Solid State Electrochemistry
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Geng Tianfeng;Du Chunyu;Cheng Xinqun;Xu Xing;Jian Jiyuan;He Xiaoshu;Zuo Pengjian;Yin Geping
  • 通讯作者:
    Yin Geping
Improved Electrochemical Performance of LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 Cathode Material by Coating of Graphene Nanodots
石墨烯纳米点涂层改善LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极材料的电化学性能
  • DOI:
    10.1149/2.0541906jes
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of the Electrochemical Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    He Xiaoshu;Han Guokang;Lou Shuaifeng;Du Lei;Xu Xing;Du Chunyu;Cheng Xinqun;Zuo Pengjian;Ma Yulin;Huo Hua;Yin Geping
  • 通讯作者:
    Yin Geping

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  • 作者:
    王振波;杜春雨;尹鸽平
  • 通讯作者:
    尹鸽平

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低核原子簇氧还原催化剂的泛配位结构调控与构效关系研究
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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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