纳米多孔硅/凝胶电解质互贯网络结构的可控制备、异质界面特性及储锂性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21805083
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0502.无机功能材料化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Silicon is a promising high capacity alternative to graphite anodes, which is also one of the key materials for the next generation high-power lithium-ion batteries. The main disadvantages that restrict the application of Si include poor intrinsic conductivity, the large volume changes during lithiation, and the continuous growth of the SEI layer. This project intends to solve the above problems through the controlled preparations and efficient compounding of silicon and polyaniline as follows: (1) synthesizing nanoporous Si crystals via selective-dealloying and alkali-corrosion two chemical synthesis methods; (2) in the controllable preparation of polyaniline, the construction of an interlinked conductive network structure of nanoporous Si/gel electrolytes will be completed synchronously; (3) study the crystal structure, ion conduction, and the growth of SEI film of the heterogeneous interfaces within the composite structures. In this project, nanoporous Si/gel electrolyte interlinked networks are used to obtain excellent high-rate long-cycle battery performance. The pore formation mechanism of silicon crystals will be studied. The influence of anion and cation groups to polyaniline on its ion/electron conduction, infiltration, self-healing, and electrochemical stability will also be explored. Based on the above investigations, the rational relations will be constructed of material preparation, structural adjustment, performance optimization. These fundamental researches are significant for the development of Si-based anodes with high energy and application value.
硅是一种有望替代石墨的高容量负极材料,也是开发下一代高能动力电池的关键材料。限制硅应用的主要问题包括较低的本征导电率、硅在锂化过程中的体积膨胀、和不断生长的SEI膜。本项目拟通过对硅和聚苯胺的可控制备与高效复合,最终解决上述问题。具体包括:(1)发展选择性脱合金和碱腐蚀两种化学合成方法来制备纳米多孔Si;(2)在可控制备聚苯胺时,同步完成纳米多孔硅-凝胶电解质互贯网络结构的构建;(3)研究复合结构里异质界面的晶体结构、离子传导、SEI膜生长。本项目通过纳米多孔硅-凝胶电解质互贯网络材料来获得优异的高倍率长循环电池性能;研究硅晶体的孔道形成机制;探索聚苯胺引入阴阳离子基团对材料离子/电子传导、浸润性、自愈性、电化学稳定性的影响规律;基于上述研究,建立“材料制备-结构调整-性能优化”的研究关系,为开发具有应用前景的高能硅负极奠定技术基础。

结项摘要

限制硅应用的主要问题包括较低的本征导电率、硅在锂化过程中的体积膨胀、和不断生长的SEI 膜。本项目拟通过对纳米硅和导电物的可控制备与高效复合,最终解决上述问题。具体包括:(1)发展了“选择性脱合金”和“草酸铜还原热解”两种化学方法制备硅基的纳米多孔结构;(2)开发聚苯胺原位聚合技术得到纳米多孔硅-凝胶电解质互贯网络结构,并深入探索了硼掺杂对硅-碳互贯网络负极的影响;(3)通过开发新型粘结剂来优化研究硅负极里内在结构、离子传导、SEI膜生长;(4)将固态电解质和SEI研究思路拓展到包覆型高镍正极材料开发。综上,本项目通过纳米多孔硅-导电物互贯网络材料来获得优异的高倍率长循环电池性能;并研究了多孔硅结构的孔道构建;探索聚苯胺引入阴阳离子基团及硼掺杂引入石墨包覆层对负极材料离子/电子传导、浸润性、电化学稳定性的影响规律;为开发具有应用前景的高能硅负极奠定技术基础。

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(6)
Acid-corrosion-formed amorphous phosphate surfaces improve electrochemical stability of LiNi0.80Co0.15Al0.05O2 cathodes
酸腐蚀形成的无定形磷酸盐表面提高了LiNi0.80Co0.15Al0.05O2正极的电化学稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.corsci.2020.108553
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    CORROSION SCIENCE
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Shuangshuang Zhao;Li Shao;Xiang Li;Lishan Yang;Bin Wei;Yahui Yang;Haihong Zhao;Dulin Yin;Wenqing Ma;Zhongchang Wang
  • 通讯作者:
    Zhongchang Wang
Carbon free silicon/polyaniline hybrid anodes with 3D conductive structures for superior lithium-ion batteries
具有 3D 导电结构的无碳硅/聚苯胺混合阳极,适用于优质锂离子电池
  • DOI:
    10.1039/c9cc09132g
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    MedChemComm
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jun Zhou;Ling Zhou;Lishan Yang;Tao Chen;Jiaqi Li;Hao Pan;Yahui Yang;Zhongchang Wang
  • 通讯作者:
    Zhongchang Wang
Sustainable silicon anodes facilitated via a double‐layer interface engineering: Inner SiOx combined with outer nitrogen and boron co‐doped carbon
通过双层界面工程促进可持续硅阳极:内部 SiOx 与外部氮和硼共掺杂碳相结合
  • DOI:
    10.1002/cey2.176
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Carbon Energy
  • 影响因子:
    20.5
  • 作者:
    Jun Zhou;Yao Lu;Lishan Yan;Wenqiang Zhu;Weifang Liu;Yahui Yang;Kaiyu Liu
  • 通讯作者:
    Kaiyu Liu
Enhanced 4.5 V/55 C cycling performance of LiCoO2 cathode via LiAlO2-LiCo1-xAlxO2 double-layer coatings
通过 LiAlO2-LiCo1-xAlxO2 双层涂层增强 LiCoO2 正极的 4.5 V/55 C 循环性能
  • DOI:
    10.1016/j.electacta.2018.12.044
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子:
    6.6
  • 作者:
    Li Shao;Ling Zhou;Lishan Yang;Chuankun Jia;Chunhui Wang;Shuai Hu;Xifeng Zeng;Chunming Yang;Chenghuan Huang;Youyuan Zhou;Xiaoming Xi
  • 通讯作者:
    Xiaoming Xi
Enhancing High-Temperature and High-Voltage Performances of Single-Crystal LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Cathodes through a LiBO2/LiAlO2 Dual-Modification Strategy
通过LiBO2/LiAlO2双改性策略提高单晶LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2阴极的高温和高压性能
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.9b07792
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACS Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Xifeng Zeng;Tianzhen Jian;Yao Lu;Lishan Yang;Wenqing Ma;Yahui Yang;Jian Zhu;Chenghuan Huang;Shiqin Dai;Xiaoming Xi
  • 通讯作者:
    Xiaoming Xi

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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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