锂离子电池纳米材料电极界面过程的FTIRS、EQCM原位研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21003102
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    李君涛
  • 依托单位：
    厦门大学
  • 学科分类：
    B0205.电化学
  • 结题年份：
    2013
  • 批准年份：
    2010
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2011-01-01 至2013-12-31

项目摘要

项目针对纳米材料电极使界面过程复杂化、扩大化的问题和界面过程对电池性能有较大影响的现象，通过原位方法从分子水平、微观层次研究其界面反应，阐述电极结构、界面反应、电化学性能之间的关系，探讨界面反应的机理和对电池安全性能的影响。以介孔碳为模板合成磷酸铁锂正极材料；以课题组积累的制备具有开放结构纳米材料的经验为指导，制备三维纳米结构锡基合金负极；分析电极材料的循环性能和倍率性能，优化制备条件。然后通过电化学红外光谱（电位调制、偏振调制）和石英晶振微天平原位研究上述纳米电极上锂离子的嵌脱、电解液的分解和固体电解质膜的生成等过程。研究结果有助于发展锂离子电池界面过程的原位研究方法和非水电解质理论，并为进一步提高锂离子电池电化学性能和安全性能提供理论依据。

结项摘要

提高锂离子电池的性能和发展新型锂离子电池不仅需要从材料和电池设计方面入手，也需要对其界面过程进行深入的表征和分析。锂离子电池的界面对电池的循环性能、寿命、化学和物理稳定性、以及不可逆容量有重要的影响。因此从微观层次和分子水平研究界面过程十分必要。在该项目的支助下，我们开展了锂离子二次电池界面过程的原位研究以及电极材料制备的科研工作。共发表了标注基金号（21003102）的SCI收录论文13 篇，会议论文14 篇，申请专利3件。科研进展主要体现在: a. 通过原位红外光谱等方法研究了锂离子二次电池界面过程。设计了的新型原位红外电解池，研究了Sn 基负极、石墨薄膜负极材料、磷酸铁锂薄膜正极的界面过程。为了提高石墨、磷酸铁锂的红外反射率，在制备电极时我们尝试采用了旋转套膜的方法，并取得良好的效果。比较了在不同电解液中，充/放电时的溶剂化/去溶剂化过程和电解液分解过程，也对电化学循环后电极材料上的SEI膜的化学组分及其变化进行了分析。为了进一步认识 Sn 基材料的界面过程，我们采用XPS和ToF-SIMS分析了其在LiClO4/PC 电解液中的界面过程。同时也制备了EQCM电解池和磷酸铁锂电极，研究了磷酸铁锂首次充放电时的界面过程。b. 制备了高性能锂离子电池锡基负极和磷酸盐型正极材料，包括：(1)三维多孔 Sn-Co 材料，首次放电容量和充电容量为636.3 和528.7 mA/g，循环70 周后，容量保持率为83.1％；(2) 铁芒萁结构 Fe-Sn-Sb-P 材料，其首次充电容量为783 mAh/g，循环80 周后后为627 mAh/g；(3)三维纳米结构Sn-Sb-Co材料, 其首次的放电容量为832 mA/g，首次库仑效率约为78%，循环170 周的放电容量为513 mAh/g；(4) 磷酸盐形/碳复合材料，材料形状规则，尺寸为几百纳米，随碳含量的增加，样品逐渐从短柱状向片层结构变化。(5)纳米结构Na2MnPO4F/C复合材料, 以柠檬酸为碳源的材料，电性能最好。在1.5-4.8 V以5 mA/g充放电，材料的首次放电比容量约为80 mAh/g，并表现出较好的循环性能. (6) 碳包覆的LiMn0.5Fe0.5PO4材料，0.1 C时, 其容量为138 mAh/g；1 C 循环300周后，容量保持率为95%。

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（9）
专利数量（0）
Facile synthesis of a interleaved expanded graphite-embedded sulphur nanocomposite as cathode of Li-S batteries with excellent lithium storage performance
轻松合成交错膨胀石墨嵌入硫纳米复合材料作为具有优异锂存储性能的锂硫电池正极
  • DOI：
    10.1039/c2jm15041g
  • 发表时间：
    2012-01-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wang, Yun-Xiao;Huang, Ling;Sun, Shi-Gang
  • 通讯作者：
    Sun, Shi-Gang
Nanoarchitectured Fe3O4 array electrode and its excellent lithium storage performance
纳米结构Fe3O4阵列电极及其优异的储锂性能
  • DOI：
    10.1016/j.electacta.2012.06.053
  • 发表时间：
    2012-09-01
  • 期刊：
    ELECTROCHIMICA ACTA
  • 影响因子：
    6.6
  • 作者：
    Ke, Fu-Sheng;Huang, Ling;Sun, Shi-Gang
  • 通讯作者：
    Sun, Shi-Gang
Three-dimensional nanoarchitecture of Sn-Sb-Co alloy as an anode of lithium-ion batteries with excellent lithium storage performance
三维纳米结构Sn-Sb-Co合金作为锂离子电池负极具有优异的储锂性能
  • DOI：
    10.1039/c2jm32162a
  • 发表时间：
    2012-01-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Ke, Fu-Sheng;Huang, Ling;Sun, Shi-Gang
  • 通讯作者：
    Sun, Shi-Gang
LiMn0.5Fe0.5PO4 solid solution materials synthesized by rheological phase reaction and their excellent electrochemical performances as cathode of lithium ion battery
流变相反应合成的LiMn0.5Fe0.5PO4固溶体材料及其作为锂离子电池正极的优异电化学性能
  • DOI：
    10.1016/j.jpowsour.2013.01.184
  • 发表时间：
    2013-07
  • 期刊：
    Journal of Power Sources
  • 影响因子：
    9.2
  • 作者：
    Zhong, Yan-Jun;Li, Jun-Tao;Wu, Zhen-Guo;Guo, Xiao-Dong;Zhong, Ben-He;Sun, Shi-Gang
  • 通讯作者：
    Sun, Shi-Gang
Nanoscale tin-based intermetallic electrodes encapsulated in microporous copper substrate as the negative electrode with a high rate capacity and a long cycleability for lithium-ion batteries
封装在微孔铜基体中的纳米级锡基金属间化合物电极作为锂离子电池高倍率容量和长循环性能的负极
  • DOI：
    10.1016/j.nanoen.2013.06.004
  • 发表时间：
    2013-09
  • 期刊：
    Nano Energy
  • 影响因子：
    17.6
  • 作者：
    Ke, Fu-Sheng;Huang, Ling;Jamison, Lauryn;Xue, Lian-Jie;Wei, Guo-Zhen;Li, Jun-Tao;Zhou, Xiao-Dong;Sun, Shi-Gang
  • 通讯作者：
    Sun, Shi-Gang

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其他文献

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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    稀有金属
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高云亮;缪卫东;冯昭伟;崔跃;王振国;李君涛
  • 通讯作者：
    李君涛

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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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