Li-Na-Al-H体系的储锂性能及储锂机制

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基本信息

  • 批准号：
    51671058
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    方方
  • 依托单位：
    复旦大学
  • 学科分类：
    E0110.金属生物与仿生材料
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2016
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Metal hydrides have attracted considerable attention as novel anodes with high capacity for lithium-ion batteries. Among metal hydrides, complex alanates in Li-Na-Al-H system are considered to be one of the most promising anodes due to their high hydrogen content and proper thermodynamic stability. However, the development and applications of complex alanates anodes are blocked by poor cycling stability and small cycling capacity. In view of the above mentioned problems, in this project, the electrochemical lithium storage performances of complex alanates are systematically studied and the relation between lithium storage performances and material microstructures, such as phase structure and surface appearance, is investigated. On basis of experimental results, the key factors of cycling stability for lithium storage are discussed and the lithiation/delithiation mechanisms of complex alanates are proposed. Next, the influence of hydrogen storage performances on lithium storage performances of complex alanates is studied and the relationship between hydrogen storage performances and lithium storage performances is elucidated. Finally, the lithium storage performances of complex alanates are improved by the same strategy for enhancing the hydrogen storage performances. The results of this project not only propel the utilization of complex alanates anodes, but also provide a solid theoretical and technical support for the development of lithium storage properties of other metal hydrides.
金属氢化物是一种新型的锂离子电池高容量负极材料，其中Li-Na-Al-H体系的配位铝氢化物因高含氢量和适宜的热力学稳定性，被认为是最具应用前景的负极材料之一。但配位铝氢化物存在循环稳定性差和循环容量低等问题，制约了其发展和应用。针对这些问题，本项目拟首先系统地研究配位铝氢化物负极的储锂性能，获得组分和形貌等微观结构与储锂性能之间的关系，揭示影响循环储锂稳定性的关键因素，阐明配位铝氢化物的可逆储锂机制；其次，考察配位铝氢化物储氢性能对储锂性能的影响，揭示储氢与储锂性能间的内在关联，并根据储氢性能的调控手段来改善储锂性能。本项目的研究结果将推进配位铝氢化物这一类新型高能量密度负极材料的实际应用，也为其他金属氢化物的储锂性能改善提供理论基础与技术支持。

结项摘要

配位铝氢化物具有高比容量和低放电电压的优点，是一种极具应用潜力的锂电池负极材料。但配位铝氢化物的储锂机制不明，循环稳定性较差，制约了其在电池领域的发展。针对这些问题，项目制得了一系列Li-Na-Al-H体系的负极材料，表征了制得负极的组分、结构和储锂性能，阐明了配位铝氢化物基于转化反应的可逆储锂机制；表征了配位铝氢化物组分和结构在循环充放电过程中的演变，改善循环储锂稳定性，揭示了截止电位和电解质种类对铝氢化物循环储锂稳定性的影响规律；提出了一种金属氢化物/纳米碳复合电极材料的原位制备方法，制得了具有三维分级结构的铝氢化物与石墨烯复合电极，并与LiBH4固态电解质组成全固态氢化物电池，实现了铝氢化物的高稳定、高容量和高倍率的储锂。其中优化设计的LiNa2AlH6负极在1C条件下比容量可达900 mAh/g，循环500圈后仍有890 mAh/g；通过固相离子交换原位在铝氢化物表面形成过渡层，显著改善了铝氢化物负极的循环稳定性，制得的Li3AlH6/NaBH4/LiBH4复合负极在循环200圈后，仍能保持912 mAh/g的可逆充放电容量。通过本项目的研究，为推进氢化物这一类新型高能量密度负极材料的实用化提供坚实的理论基础与技术支持。

项目成果

期刊论文数量（16）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Tailor-Made Gives the Best Fits: Superior Na/K-Ion Storage Performance in Exclusively Confined Red Phosphorus System
量身定制提供最佳配合：独家密闭红磷系统中卓越的钠/钾离子存储性能
  • DOI：
    10.1021/acsnano.0c05951
  • 发表时间：
    2020-09-22
  • 期刊：
    ACS NANO
  • 影响因子：
    17.1
  • 作者：
    Ruan, Jiafeng;Mo, Fangjie;Zheng, Shiyou
  • 通讯作者：
    Zheng, Shiyou
CuO/ZnO/Al2O3 Catalyst Prepared by Mechanical-Force-Driven Solid-State Ion Exchange and Its Excellent Catalytic Activity under Internal Cooling Condition
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  • DOI：
    10.1021/acs.iecr.7b01464
  • 发表时间：
    2017-07
  • 期刊：
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Wu Wangyang;Xie Kai;Sun Dalin;Li Xiaohong;Fang Fang
  • 通讯作者：
    Fang Fang
Ultrafine Co Nanoparticles Encapsulated in Carbon-Nanotubes-Grafted Graphene Sheets as Advanced Electrocatalysts for the Hydrogen Evolution Reaction
封装在碳纳米管接枝石墨烯片中的超细钴纳米粒子作为析氢反应的先进电催化剂
  • DOI：
    10.1002/adma.201802011
  • 发表时间：
    2018-07-26
  • 期刊：
    ADVANCED MATERIALS
  • 影响因子：
    29.4
  • 作者：
    Chen, Ziliang;Wu, Renbing;Fang, Fang
  • 通讯作者：
    Fang, Fang
Facile preparation and dehydrogenation of unsolvated KB3H8
未溶剂化的 KB3H8 的轻松制备和脱氢
  • DOI：
    10.1039/c7cc06414d
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    Chemical Communications
  • 影响因子：
    4.9
  • 作者：
    Zheng Xiongfei;Yang Yanjing;Zhao Fengqi;Fang Fang;Guo Yanhui
  • 通讯作者：
    Guo Yanhui
Li-triggered superior catalytic activity of V in Li3VO4: enabling fast and full hydrogenation of Mg at lower temperatures
Li引发V在Li3VO4中的优异催化活性：能够在较低温度下快速、完全氢化Mg
  • DOI：
    10.1039/d0ta03824e
  • 发表时间：
    2020-08
  • 期刊：
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Zang Jiahe;Wang Shaofei;Wang Fang;Long Ziyao;Mo Fangjie;Xia Yuanhua;Fang Fang;Song Yun;Sun Dalin
  • 通讯作者：
    Sun Dalin

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方方的其他基金

AB3型超点阵储氢合金储氢性能的亚结构单元控制机制
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相似国自然基金

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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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