新型锂电用复合聚合物电解质的多功能特性和作用机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51473186
  • 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:
    E0310.其他有机高分子功能材料
  • 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

Aiming at the key problem of poor cycling performance caused by the instability of electrode of the new-type lithium/lithium-ion electrochemical devices, this project presents a new idea to eliminate or suppress the influence factors on the electrode stability fundamentally through the design of the materials and interface property that endow polymer electrolyte with multi-functional characteristics. The researches are no longer limited to the traditional approach of exploring electrodes. Graphene oxide (GO), acting as ion conducting promtor, is incorporated into composite polymer electrolytes to improve the ionic conducitivity and electrode-electrolyte interfacial energy storage. On this basis,for aqueous rechargable lithium-ion battery, the electrochromic redox polymer electrolyte is used to self-eliminate oxygen by the reaction during the working of battery, and also to reduce the dissolution of the electrode. For lithium-sulfur battery, the design of topology for physical or chemical structure of polymer electrolytes is in favor of small ion transport, while not conducive to the migration or diffusion of large ions, so that the phenomenon of shuttle polysulfide ions can be suppressed. The process of interfacial energy storage,as well as the role of multi-functional characteristies and mechanisms of composite polymer electrolytes for the new-type lithium/lithium-ion electrochemical devices will be clarified. In summary, the present proposal is reasonably worked out and supported by the pilot explorations. The innovative technical routes have considered the demands of practical usage. In this context, the proposal is coupled with high feasibility.
针对新型锂电体系因电极不稳定而导致循环性能差的关键难题,本项目提出通过材料和界面设计赋予聚合物电解质多功能特性,从根本上消除或抑制影响电极稳定性因素的新思路,而不再局限于仅仅围绕电极展开研究的传统做法。拟采用氧化石墨烯作为离子促进剂,制备复合型聚合物电解质,提高聚合物电解质离子导电率和电极/固态电解质界面储能。在此基础上,对于水系锂离子电池,将引入具有电致氧化还原特性的聚合物电解质,与氧气反应实现电池工作中自行除氧,并减少电极的溶解;对于锂硫电池,将设计有利于小离子传输而不利于大离子迁移扩散的聚合物电解质物理或化学拓扑结构,抑制聚硫离子的飞梭现象。阐明电极/电解质界面储能过程,揭示新型锂电用复合聚合物电解质的多功能特性和作用机理,为新型锂电的开发拓展新途径。本项目研究思路和工作方案具有较扎实的理论依据和前期探索支撑,创新性明显,同时充分考虑了材料应用的需求,可行性较高。

结项摘要

复合聚合物电解质结合了有机材料和无机材料的各自特性,是聚合物电解质最重要的类型之一,符合当今聚合物电解质朝高性能、多功能和复合化的发展趋势。针对新型锂电存在的电极不稳定和循环性能差等关键难题,探索赋予复合聚合物电解质高离子电导率、高储能容量以及离子选择性是本项目主要研究工作。本项目旨在通过材料和界面设计赋予复合聚合物电解质多功能特性,发展从根本上消除或抑制影响电极稳定性因素的新思路,而不再局限于仅仅围绕电极展开研究的传统做法。在上述研究目标下,从复合聚合物电解质的基本组分的合成和结构调控出发,主要开展氧化石墨烯填料-聚合物基体界面超支化聚合物的合成和结构设计,进一步利用高分子加工手段,如溶液共混、以及冷冻干燥法、紫外光固化法等新型材料制备手段制备高离子导电复合聚合物电解质。以调控聚合物电解质中的氧化石墨烯在电极界面分布为目的,对电极-电解质界面的储能行为开展详细的表征和机理研究,研究复合聚合物电解质的储能特性。以调控复合聚合物电解质的孔隙结构为目的,对在复合体系中的离子传导行为开展研究,并以锂硫电池为模型,开展抑制聚硫离子飞梭效应的研究,进而调控复合聚合物电解质的离子选择性。项目最终揭示了复合聚合物电解质的若干多功能特性和作用机理,对进一步拓展聚合物电解质的基础和应用研究具有指导意义。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(10)
专利数量(11)
Studies on solid-state polymer composite electrolyte of nano-silica/hyperbranched poly(amine-ester)
纳米二氧化硅/超支化聚胺酯固态聚合物复合电解质的研究
  • DOI:
    10.1007/s10008-015-3073-7
  • 发表时间:
    2016-07-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF SOLID STATE ELECTROCHEMISTRY
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Hu, Xianlei;Hou, Gaoming;Huang, Yifu
  • 通讯作者:
    Huang, Yifu
Significant improvement of ionic conductivity of high-graphene oxide-loading icetemplated poly (ionic liquid) nanocomposite electrolytes
高负载氧化石墨烯冰模板聚(离子液体)纳米复合电解质的离子电导率显着提高
  • DOI:
    10.1016/j.polymer.2018.08.0
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    POLYMER
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Fu Jie Yang;Yi Fu Huang;Ming Qiu Zhang;Wen Hong Ruan
  • 通讯作者:
    Wen Hong Ruan
Studies on the selective localization of multi-walled carbon nanotubes in blends of poly(vinylidene fluoride) and polycaprolactone
聚偏二氟乙烯和聚己内酯共混物中多壁碳纳米管的选择性定位研究
  • DOI:
    10.3144/expresspolymlett.2015.8
  • 发表时间:
    2015-01-01
  • 期刊:
    EXPRESS POLYMER LETTERS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Li, L.;Ruan, W-H.;Rong, M-Z.
  • 通讯作者:
    Rong, M-Z.
Bridging Redox Species-Coated Graphene Oxide Sheets to Electrode for Extending Battery Life Using Nanocomposite Electrolyte
使用纳米复合电解质将氧化还原物质涂层的氧化石墨烯片桥接至电极以延长电池寿命
  • DOI:
    10.1021/acsami.6b13145
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Huang Yi Fu;Ruan Wen Hong;Lin Dong Ling;Zhang Ming Qiu
  • 通讯作者:
    Zhang Ming Qiu
Ethylene vinyl acetate films filled with ytterbium containing rare earth particles (Y2SiO5: Ce3+, Yb3+) which have optical down-conversion capabilities and useful for encapsulating solar cells
填充含镱稀土颗粒(Y2SiO5:Ce3、Yb3)的乙烯醋酸乙烯酯薄膜,具有光学下转换能力,可用于封装太阳能电池
  • DOI:
    10.1177/8756087914540673
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    Journal of Plastic Film and Sheeting
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Xue Hanyu;Xu Zequn;Zhang Mingqiu;Wang Jing;Ruan Wenhong
  • 通讯作者:
    Ruan Wenhong

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其他文献

膜渗透蒸发在纺织品有机挥发物检测中的应用
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    章明秋
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  • 发表时间:
    --
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  • 通讯作者:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    容敏智;王明辉;阮文红;章明秋
  • 通讯作者:
    章明秋
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    材料研究与应用
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    章明秋
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    材料研究与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    章明秋;李力;阮文红;容敏智
  • 通讯作者:
    容敏智

其他文献

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全固态锂金属电池电极-电解质间自适应性复合界面层的构筑及其应用研究
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AI项目解读示例

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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