自掺杂聚合物储钠正极材料的电化学性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21403057
  • 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:
    B0205.电化学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Currently, lithium-ion batteries are considered to be the ideal choice as energy storage devices for next-generation electric vehicles and renewable power stations due to its high energy density. However, the Li-ion battery has intrinsic problems of, cost, safety and natural shortage of lithium resources. In contrast, sodium compounds seem to be superiority. Therefore, it is of great importance to develop Na-ion batteries for large scale energy storage. However, it is very difficult to enhance the energy density of Na-ion battery due to the low utilization of the present materials. The redox-active polymers seem to be an attractive candidate for such new batteries, because of their advantages of structural diversity, rich resources and environmentally benign. In this item, we propose here a new material design by self-doping the redox polymers with an ionizable sodium organic salt, thus changing the redox reaction mechanism of the polymers from conventional p-doping–dedoping processes of large electrolyte anions to the insertion-extraction reactions of small Na+ cations. In addition, this method could be easily adapted to a wide range of polymer structures for developing high capacity Na-host cathodes, thus enabling low cost, environmentally benign Na-ion batteries for wide-spread energy storage applications.
目前,锂离子电池以其高能量密度被认为是下一代电动汽车以及储能电站等应用的理想选择。但锂离子电池存在成本较高、锂资源短缺等问题,相比而言,钠离子电池更具优势,因此,发展高性能、低成本的钠离子电池是解决大规模储能的有效途径。由于受到正极材料结构的限制,进一步提高钠离子电池的能量密度和功率密度十分困难。而有机聚合具有结构多样、资源丰富、环境友好等特点,因此,本项目拟采用本身含有与链段共轭的抗衡离子的自掺杂聚合物作为钠离子正极材料,其氧化还原机理应该是小阳离子的脱-嵌机理。该项目不仅真正实现了聚合物 p-型充放电过程从电解液中大的阴离子掺杂和脱杂到小阳离子脱-嵌的转变,从根本上提高聚合物的掺杂度,而且为发展其他具有高性能钠离子电池新型电极材料提供理论依据,为真正实现商业化的钠离子电池提供解决思路。

结项摘要

目前,锂离子电池以其高能量密度被认为是下一代电动汽车以及储能电站等应用的理想选择。但锂离子电池存在成本较高、锂资源短缺等问题,相比而言,钠离子电池更具优势,因此,发展高性能、低成本的钠离子电池是解决大规模储能的有效途径。由于受到正极材料结构的限制,进一步提高钠离子电池的能量密度和功率密度十分困难。而有机聚合具有结构多样、资源丰富、环境友好等特点,因此,探索和发展新的储能材料及其储能机理,是钠离子电池电极材料的研究重点。本课题在前期实验基础上,拟从应用基础研究的角度出发,发展自掺杂聚合物新型电池材料,突破传统聚合物正极仅是p-掺杂机理的局限,设计合成更多具有优异电化学性能的自掺杂聚合物,为发展具有高性能钠离子电池新型电极材料提供可靠途径;探索自掺杂聚合物作为钠离子电池材料的性能和充放电机理,为发展高性能钠离子电池新型正极材料提供理论指导,为真正实现商业化的钠离子电池提供解决思路。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
LiV3O8/poly(1,5-diaminoanthraquinone) composite as a high performance cathode material for rechargeable lithium batteries
LiV3O8/聚(1,5-二氨基蒽醌)复合材料作为可充电锂电池的高性能正极材料
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2017.07.029
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    MATERIALS LETTERS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Zhu Limin;Li Wenjuan;Xie Lingling;Cao Xiaoyu
  • 通讯作者:
    Cao Xiaoyu
Synthesis and electrochemical performances of LiV3O8/poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) composites as cathode materials for rechargeable lithium batteries
可充电锂电池正极材料LiV3O8/聚(3, 4-乙撑二氧噻吩)复合材料的合成及电化学性能
  • DOI:
    10.1016/j.ssi.2017.08.002
  • 发表时间:
    2017-11
  • 期刊:
    Solid State Ionics
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Limin Zhu;Wenjuan Li;Zihenq Yu;Lingling Xie;Xiaoyu Cao
  • 通讯作者:
    Xiaoyu Cao
p-Dopable Poly(4-nitro)triphenylamine as Cathode Material with High Discharge Voltage for Lithium Ion Batteries
对掺杂聚(4-硝基)三苯胺作为锂离子电池高放电电压正极材料
  • DOI:
    10.1016/s1452-3981(23)06628-2
  • 发表时间:
    2015-05
  • 期刊:
    International Journal of Electrochemical Science
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Zhu Limin;Cao Xiaoyu
  • 通讯作者:
    Cao Xiaoyu
p-Dopable poly(4-cyano)triphenylamine: A high voltage organic cathode for lithium ion batteries
对掺杂聚(4-氰基)三苯胺:锂离子电池的高压有机阴极
  • DOI:
    10.1016/j.matlet.2015.02.129
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    Materials Letters
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Limin Zhu;Xiaoyu Cao
  • 通讯作者:
    Xiaoyu Cao
LiV₃O₈/Polytriphenylamine Composites with Enhanced Electrochemical Performances as Cathode Materials for Rechargeable Lithium Batteries.
具有增强电化学性能的 LiV3O8/聚三苯胺复合材料作为可充电锂电池正极材料
  • DOI:
    10.3390/ma10040344
  • 发表时间:
    2017-03-26
  • 期刊:
    Materials (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Li W;Zhu L;Yu Z;Xie L;Cao X
  • 通讯作者:
    Cao X

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其他文献

热处理对Mg-8Gd-0.5Zr合金热压缩行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    材料热处理学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    朱利敏;李全安;陈晓亚
  • 通讯作者:
    陈晓亚
Mg-8.08Gd-2.41Sm-0.3Zr合金热压缩变形及热加工图
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱利敏;李全安
  • 通讯作者:
    李全安
Mg-8Gd-0.5Zr合金热压缩过程中动态再结晶行为
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱利敏;李全安;陈晓亚;张清;王颂博;张帅
  • 通讯作者:
    张帅
Sm对Mg-10Gd-0.5Zr合金组织及力学性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    稀有金属材料与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱利敏;李全安;周耀;严景龙
  • 通讯作者:
    严景龙
Sm对Mg-8Gd-0.5Zr合金热压缩行为的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    材料热处理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱利敏;李全安;张清;陈晓亚;王颂博
  • 通讯作者:
    王颂博

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朱利敏的其他基金

基于电活性有机物的钠离子全电池的设计、构建与电化学表征
  • 批准号:
    21773057
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    61.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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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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