锂硫电池正极碳纳米孔中固体硫演变过程调控及其对电池性能影响研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21905035
  • 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:
    B0505.复合与杂化材料化学
  • 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

项目摘要

The evolution process of solid sulfur during charge-discharge processes in Li-S batteries will have strong impact on sulfur utilization, which provides one important way to promote the Li-S battery performance. Recently, the investigation of solid sulfur is more about the development of advanced in situ/Operando setups, and monitor the distribution of solid sulfur in the whole electrode during charge-discharge processes. Hindered by the current setups and techniques, the evolution process of solid sulfur within carbon nanopores is still a challenge subject, which needs further study. . On the basis of the applicant’s previous research background, i.e., the in-situ evolution process monitoring of solid sulfur within Li-S cathode materials during charge-discharge processes, the development of in-situ EIS analysis method and their use in Li-S battery mechanism study, in this project, the applicant is going to monitor the solid sulfur evolution process within carbon nanopores through the in situ EIS analysis method. Combining with the ex-situ high resolution imaging and physical sorption techniques which can confirm the sulfur particle size and location, this project can realize the investigation of solid sulfur evolution process within carbon nanopores. Furthermore, through the tune of carbon nanopores on pore nanostructures, chemical compositions and surface properties, the impact of different carbon nanopores on the solid sulfur evolution process is going to be revealed. Subsequently, sulfur particle size and distribution will be controlled by optimized carbon nanopores, which will enhance the sulfur utilization and promote the Li-S battery performance in the end. This project will build the relationship between the physicochemical properties of carbon nanopores and the sulfur utilization, which will shed light on the cathode materials design and Li-S battery performance promotion.
锂硫电池充放电过程中固体硫的演变过程会对硫的利用率产生重要影响,是提升电池性能的关键因素之一。目前对固体硫的研究集中在制备先进原位装置,表征和监测固体硫在多孔碳材料中的宏观分布。受仪器和技术限制,微观碳纳米孔内固体硫演变行为的认识和调控是一个有挑战性的课题,有待深入研究。.基于申请人前期原位监测锂硫电池正极中固体硫演变过程研究和阻抗谱解析应用等基础,本项目将通过原位阻抗谱解析法监测固体硫演变过程,结合非原位高分辨成像技术和物理吸附测试,表征固体硫在碳纳米孔中的粒径和分布,研究碳纳米孔中固体硫演变行为。深入认识碳纳米孔结构、组成和表面性质对固体硫演变过程的影响,调控不同碳纳米孔中固体硫演变过程,控制硫粒径及分布,高效限域其于碳纳米孔内,最终提高硫利用率,提升电池性能。本项目将构建碳纳米孔物化性质与硫利用率的构效关系,对锂硫电池正极材料设计和提升锂硫电池性能具有重要指导意义。

结项摘要

锂硫电池充放电过程中固体硫的演变过程会对硫的利用率产生重要影响,是提升电池性能的关键因素之一。目前对固体硫的研究集中在制备先进原位装置,表征和监测固体硫在多孔碳 材料中的宏观分布。受仪器和技术限制,微观碳纳米孔内固体硫演变行为的认识和调控是一个 有挑战性的课题,有待深入研究。 .本项目制备了具有不同孔结构、组成、表面性质的碳材料和碳/金属硫化物复合材料,结构上包括:空心、核壳、双层结构和蛋黄-蛋壳结构,组成上包括:N掺杂和单/双金属硫化物复合等;以酚醛树脂为碳前驱体,掌握了具有不同结构、组成、表面性质的碳纳米孔材料及其复合材料的制备方法和结构演变规律;采用阻抗谱,结合高分辨成像技术和物理吸附测试等表征手段对材料和电极进行了表征,表征结果与锂硫电池性能关联,研究发现,材料具有空心结构时,壳壁的厚度和可穿透性对锂硫电池性能有重要影响,壳壁较薄、具有穿透性的材料性能较高;对不同结构、组成、表面性质碳纳米孔中固体硫的演变过程进行了研究,深入理解碳纳米孔结构、组成、表面性质在固体硫演变过程中的作用。本项目对锂硫电池正极材料设计和提升锂硫电池性能具有重要指导意义。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Synthesis and Applications of Dimensional SnS(2) and SnS(2)/Carbon Nanomaterials.
三维SnS2和SnS2/碳纳米材料的合成及应用
  • DOI:
    10.3390/nano12244497
  • 发表时间:
    2022-12-19
  • 期刊:
    NANOMATERIALS
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Diko, Catherine Sekyerebea;Abitonze, Maurice;Liu, Yining;Zhu, Yimin;Yang, Yan
  • 通讯作者:
    Yang, Yan
Improvement of stability and reduction of energy consumption for Ti-based MnOx electrode by Ce and carbon black co-incorporating in electrochemical degradation of ammonia nitrogen
Ce与炭黑共掺电化学降解氨氮提高钛基MnOx电极稳定性并降低能耗
  • DOI:
    10.2166/wst.2021.421
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Water Science and Technology
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Jiao Zhao;Xuelu Xu;Zehui Liu;Bai Xiaodan;Yan Yang;Xiaoyi Li;Yin Wang;Weifeng Liu;Yimin Zhu
  • 通讯作者:
    Yimin Zhu

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其他文献

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  • 通讯作者:
    史清文
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    2016
  • 期刊:
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  • 作者:
    唐敏;耿笑;于雷;朱婵;杨雁;王长明;于光;唐宗湘
  • 通讯作者:
    唐宗湘

其他文献

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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

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          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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