新型多功能Solvent-in-Salt电解质与高比能锂硫电池研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51472268
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    83.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0208.无机非金属能量转换与存储材料
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Li-S battery based on a two-electron transfer reaction mechanism has become a worldwide hot research topic because its energy density is 3-5 times higher than those of current-state-of-art lithium ion batteries. However, there are still two big challenges which limit the practical application: the dissolution of polysulfides produced upon discharge into liquid electrolyte and the formation of lithium dendrite during cycling. In this project, we propose a new class of Solvent-in-Salt (SIS) electrolyte and optimize the composition to realize the multi-functions in Li-S battery: inhibition of the dissolution of polysulfides, inhibition of the growth of lithium dendrite, non-flammability, etc. We will investigate the physico-chemical properties of SIS electrolyte and the Li+ ion conduction mechanism. Then the interface property and structure between SIS electrolyte and lithium anode will be studied in detail by various in situ techniques. Furthermore, the electrochemical properties of the prepared C/S composite cathode material with mixed conducting network will be investigated thoroughly in SIS electrolyte and its lithium storage mechanism will also be studied by many in situ techniques. On the basis of above work, finally we will make soft package of Li-S batteries and evaluate their discharge capacity, energy density, cycling behavior, rate performance to verify the effectiveness of this new class of SIS electrolyte in real battery. We believe that the expected results will pave the way for the practical application of Li-S battery.
基于两电子反应的锂硫二次电池的能量密度是现有锂离子电池体系的三到五倍,成为目前全世界研究热点。制约锂硫电池实际应用的两个核心技术难题为:在充放电过程中如何抑制中间产物多硫离子的溶解和如何稳定金属锂负极避免产生锂枝晶。本项目提出一种新型多功能"Solvent-in-Salt" (SIS)电解质,通过优化其组成,实现其能抑制多硫离子溶解、防止锂枝晶生长和难燃等功能,并深入研究其物理化学性能和离子导电传输机制及其影响因素;原位研究SIS电解质与金属锂基负极的界面特性包括SEI膜组成、结构、锂负极循环效率和锂枝晶生长影响因素;具有混合导电网络的高容量C/S复合正极材料与SIS电解质兼容性研究及其储锂机制原位研究;在此基础上,研制软包锂硫电池,系统评价各项性能包括放电容量、能量密度、循环性能、倍率性能等,验证提出的多功能SIS电解质的实效性。预期研究成果将为锂硫电池走向实际应用奠定基础。

结项摘要

基于两电子反应的锂硫二次电池的能量密度是现有锂离子电池体系的三到五倍,成为目前全世界研究热点。本项目提出一种新型多功能“Solvent-in-Salt”(SIS)电解质,通过优化其组成,实现其能抑制多硫离子溶解、防止锂枝晶生长和难燃等功能,并深入研究其物理化学性能和离子导电传输机制及其影响因素,筛除出综合性能较好的组成:1M LiTFSI+ 2M LFSI in DOL:DME(1:1 in volume);研究了SIS电解质与金属锂基负极的界面特性包括SEI膜组成、结构、锂负极循环效率和锂枝晶生长影响因素;具有混合导电网络的高容量C/S 复合正极材料与SIS电解质兼容性研究及其储锂机制原位研究,C/S复合正极比容量可达1000mAh/g且具有优异的循环性能;在此基础上,研制锂硫软包电池和三元NCA-金属锂软包电池,系统评价各项性能包括放电容量、能量密度、循环性能、倍率性能、安全性能等,能量密度可以达到300-350Wh/kg,循环寿命100周以上,证明多功能SIS电解质在软包电池中性能良好。研究成果将为金属锂电池走向实际应用奠定基础。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Enhanced Structural and Electrochemical Stability of Self-Similar Rice-Shaped SnO2 Nanoparticles
自相似米状 SnO2 纳米颗粒的增强结构和电化学稳定性
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017-03-22
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Pan, Du;Wan, Ning;Ba, Ying
  • 通讯作者:
    Ba, Ying
A class of liquid anode for rechargeable batteries with ultralong cycle life.
一类超长循环寿命充电电池液体负极
  • DOI:
    10.1038/ncomms14629
  • 发表时间:
    2017-03-06
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Yu J;Hu YS;Pan F;Zhang Z;Wang Q;Li H;Huang X;Chen L
  • 通讯作者:
    Chen L
Impact of Anionic Structure of Lithium Salt on the Cycling Stability of Lithium-Metal Anode in Li-S Batteries
锂盐阴离子结构对锂硫电池锂金属负极循环稳定性的影响
  • DOI:
    10.1149/2.1301608jes
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of the Electrochemical Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Ma Qiang;Tong Bo;Fang Zheng;Qi Xingguo;Feng Wenfang;Nie Jin;Hu Yong-Sheng;Li Hong;Huang Xuejie;Chen Liquan;Zhou Zhibin
  • 通讯作者:
    Zhou Zhibin
Concentrated dual-salt electrolytes for improving the cycling stability of lithium metal anodes
用于提高锂金属负极循环稳定性的浓缩双盐电解质
  • DOI:
    10.1088/1674-1056/25/7/078203
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Liu Pin;Ma Qiang;Fang Zheng;Ma Jie;Hu Yong-Sheng;Zhou Zhi-Bin;Li Hong;Huang Xue-Jie;Chen Li-Quan
  • 通讯作者:
    Chen Li-Quan
Improved Cycling Stability of Lithium-Metal Anode with Concentrated Electrolytes Based on Lithium (Fluorosulfonyl)(trifluoromethanesulfonyl)imide
基于(氟磺酰基)(三氟甲磺酰基)亚胺锂的浓缩电解质改善锂金属负极的循环稳定性
  • DOI:
    10.1002/celc.201500520
  • 发表时间:
    2016-04-01
  • 期刊:
    CHEMELECTROCHEM
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Ma, Qiang;Fang, Zheng;Zhou, Zhibin
  • 通讯作者:
    Zhou, Zhibin

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  • 通讯作者:
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胡勇胜的其他基金

锂离子电池中的混合导电介孔电极材料及其输运问题研究
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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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