剪切增稠型电解质冲击载荷下的原位表征及力学-电化学耦合研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11902283
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A0808.多场耦合与智能结构力学
- 结题年份:2022
- 批准年份:2019
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2020-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:--
- 关键词:
项目摘要
Thermal runaway is an important factor affecting the safety of lithium ion batteries, which usually results from mechanical abuse. Improving the safety of electrolyte is very important to prevent thermal runaway in lithium ion batteries subjected to mechanical abuse. Thus, shear thickening electrolytes has been proposed to serve as the role of solid separator when batteries subjected to mechanical abuse, which could be one of effective solution to reduce the probability of short circuit and improve the safety of lithium ion battery. However, it is lack of the study of electrochemical performances for such electrolytes under impact loading and in-situ characterization of mechanical behaviors when fabricated batteries undergoing charging/discharging.In this project, a high-performance shear thickening electrolyte with stable electrochemical properties was designed to improve the safety of lithium ion batteries undergoing mechanical abuse. An in-situ method based on digital image correlation was developed to quantitatively measure and observe the mechanical behavior of shear thickening electrolyte under impact loading. We target to uncover the coupling mechanism between the real-time deformation of the shear-thickening electrolyte and the electrochemical response of assembled batteries under charging and discharging state. These can provide a useful tool and insightful guidance for optimizing the safety and performances of shear thickening electrolytes and next-generation lithium ion batteries.
热失控是影响锂离子电池安全性发展的关键因素,而机械滥用是引发锂离子电池热失控是最重要的原因之一,提高机械滥用下电解质的安全性对于防止电池热失控至关重要。而剪切增稠型电解质在受到冲击载荷后转变为类固体所表现出的阻隔作用,能有效降低锂离子电池短路导致热失控的风险,但是目前尚缺乏对剪切增稠型电解质在冲击载荷下电化学性能的研究,其在充放电状态下的原位变形观测还尚未开展。本项目从提高在机械滥用下的电池安全性角度出发,通过设计电化学性能稳定的剪切增稠型电解质,并发展一种基于数字图像相关的剪切增稠型电解质原位表征方法,对其在冲击载荷下表现的类固体力学行为进行定量测量和观测,研究电池充放电状态下剪切增稠型电解质实时变形演化与电池电化学响应之间的耦合关系,为高性能剪切增稠型电解质的设计优化以及锂离子电池的安全评价提供实验工具和分析指导。
结项摘要
锂离子电池的安全性是制约其在电动汽车等领域深度应用的关键性因素。机械滥用则是引发锂离子电池热失控等安全性问题最重要的原因之一。因此,提高电池在机械滥用下的结构、性能稳定性对改善电池的安全性至关重要。基于此,本项目以提高机械滥用下的电池安全性为目标,制备了系列具有高离子电导率的剪切增稠型电解质,研究了剪切增稠型电解质的性能调控规律和作用机制,实现了对锂离子电池的良好冲击防护效果和锂枝晶均匀生长促进作用,有效提高了电池的稳定性和安全性。同时,基于数字图像相关法,搭建了载荷作用下锂离子电池力-电化学耦合原位测试装置,原位观测并表征了工作状态下含剪切增稠型电解质的软包电池受冲击载荷时的表面应变演化和电化学响应行为,解析了含剪切增稠型电解质电池的力学-电化学性能耦合关系,为高安全锂离子电池的设计和评估提供了数据支撑和参考。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
MOF-5-derived honeycomb structured mesoporous carbon with AlF3·3H2O for high-stability lithium-sulfur battery cathode
MOF-5衍生的蜂窝结构介孔碳与AlF3·3H2O用于高稳定性锂硫电池正极
- DOI:10.1007/s11581-021-04231-6
- 发表时间:2021
- 期刊:Ionics
- 影响因子:2.8
- 作者:Qihong Chang;Yaguang Zhang;Guolong Yuan;Congcong Shi;Junxi Yu;Youlan Zou;Junan Pan;Shuhong Xie
- 通讯作者:Shuhong Xie
Carbon aerogel/SnO2 as an advanced anode for sodium-ion batteries
碳气凝胶/SnO2作为钠离子电池的先进阳极
- DOI:10.1142/s1793604720510261
- 发表时间:2020
- 期刊:Functional Materials Letters
- 影响因子:1.3
- 作者:Ang Liao;Yong Pan;Weixin Lei;Zhenya Luo;Hu Jiaqing;Junan Pan;Cheng Juanjuan
- 通讯作者:Cheng Juanjuan
Accordion‐Like Fluorinated Graphite Nanosheets with High Power and Energy Densities for Wide‐Temperature, Long Shelf‐Life Sodium/Potassium Primary Batteries
手风琴式——具有高功率和能量密度的氟化石墨纳米片,适用于宽温、长保质期的钠/钾原电池
- DOI:10.1002/smll.202008163
- 发表时间:2021
- 期刊:Small
- 影响因子:13.3
- 作者:Zhenya Luo;Duanwei Chen;Xiao Wang;Jianyu Huang;Yong Pan;Weixin Lei;Junan Pan
- 通讯作者:Junan Pan
AlF3 coating as sulfur immobilizers in cathode material for high performance lithium-sulfur batteries
AlF3涂层作为高性能锂硫电池正极材料中的硫固定剂
- DOI:10.1016/j.jallcom.2019.152132
- 发表时间:2020
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:Zhenya Luo;Weixin Lei;Xiao Wang;Junan Pan;Yong Pan;Xia Shuang
- 通讯作者:Xia Shuang
Measurements of fracture properties of MWCNTs modified LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 electrodes by a modified shear lag model
通过改进的剪切滞后模型测量多壁碳纳米管改性的LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2电极的断裂性能
- DOI:10.1016/j.msea.2020.139223
- 发表时间:2020
- 期刊:Materials Science and Engineering: A
- 影响因子:--
- 作者:Weiguo Mao;Xiaoxue Zhu;Zhouqing Zhang;Huiyu Huang;Cuiying Dai;Junan Pan;Yong Pan;Xi Chen;Daining Fang
- 通讯作者:Daining Fang
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其他文献
AlF3 coating as sulfur immobilizers in cathode material for high performance lithium-sulfur batteries
AlF3涂层作为高性能锂硫电池正极材料中的硫固定剂
- DOI:10.1016/j.jallcom.2019.152132
- 发表时间:2019
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds Volume 812, 5 January 2020, 152132
- 影响因子:--
- 作者:罗振亚;雷维新;汪啸;潘俊安;潘勇;夏爽
- 通讯作者:夏爽
聚苯胺包覆蛋白石页岩/硫复合材料的制备及其电化学性能
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:无机材料学报
- 影响因子:--
- 作者:柴二亚;潘俊安;袁国龙;程 豪;安 峰;谢淑红
- 通讯作者:谢淑红
TiO2/S复合材料在锂硫电池中的应用
- DOI:10.13715/j.cnki.nsjxu.2016.02.011
- 发表时间:2016
- 期刊:湘潭大学自然科学学报
- 影响因子:--
- 作者:潘俊安
- 通讯作者:潘俊安
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