单离子导体聚合物锂金属二次电池界面演化的电化学原位磁共振成像研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21603231
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0905.电能源化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Polymer single ion conductor is a promising electrolyte to institute the PEO-based electrolyte for rechargeable lithium metal batteries. Therefore, it is necessary for us to study the relationship between the structure and performance of the materials, as well as its impact on the Li/polymer interface layer (Li dendrite, Li and polymer surface) for lithium metal batteries systematically. In situ magnetic resonance provides the NMR signal in the time and space resolution of the object, which is a powerful method for understanding the information involving the evolution of Li dendrite, Li surface film, structure of electrolyte and cathode materials during the operation of lithium metal batteries. In the project, we will firstly build the in situ electrochemical MRI (in situ MRI) probe, which will be applied to study the polymer single ion conductor-based lithium metal batteries in combination with the solid-state NMR, SAXS, and TEM characterizations. The structure information such as the ionic transport path, pore structure and framework of the polymer as well as the properties such as mechanical property, ionic conductivity, lithium ion transference number, and the interface stability will be characterized for understanding the relationship of structure and properties of the polymer. Afterwards, stability of lithium morphology, Li surface film and polymer surface in the lithium metal batteries using the polymer single ion conductor with different structure will be further investigated for analyzing the influence of the microstructure of the material on the performance of lithium metal batteries. The research results of this project will provide an important theoretical and technical guide to the future development and research of polymer single ion conductor-based lithium metal batteries. The in situ MRI method will be further developed in the project, too.
鉴于聚合物单离子导体是替代PEO类电解质的重要电解质类型,深入研究该类材料的结构和性能关系以及对Li/聚合物界面(枝晶、锂表面膜和聚合物表面)的影响很有必要。原位磁共振成像可获取研究对象的时空分辨NMR信号,提供锂金属电池运行时锂枝晶、锂表面膜、正极和电解质结构和组分的演化信息。本项目拟首先构建电化学原位磁共振成像方法,并结合固体NMR、SAXS、TEM等详细表征单离子导体聚合物的离子传输通道和孔道结构等结构性质,分析材料的机械性能、离子导电率和锂离子迁移数和电化学稳定窗口等性能,深入理解材料结构和性能的关系,并以此为基础研究不同结构的单锂离子导体聚合物对锂/聚合物界面包括锂表面形貌和表面膜及聚合物表面稳定性的影响,指导该材料设计和制备,为构筑高性能聚合物单离子导体锂金属二次电池提供重要的实验数据和理论支持,并在此过程中进一步发展应用电化学原位磁共振成像技术。

结项摘要

本项目重点开展了电化学原位磁共振成像方法的构建,着重研究了钠/锂金属电极在循环过程中的枝晶、死钠/锂和固体电解质界面层的演化过程;项目在开展期间,还主动将固体核磁共振谱学技术应用在一些重要电池材料体系如氟化碳、红磷和P2型锰酸钠材料的研究中,扩大了课题的研究内容内涵和外延。本项目在国际学术刊物上正式发表SCI论文4篇,其中JCR一区期刊Nano Energy,Angewandte Chemie,Journal of Materials Chemistry A 各1篇,Frontier in Chemistry 1篇,取得了重要的研究成果。同时以课题为依托培养硕士研究生1名。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Capacity fading induced by phase conversion hysteresis within alloying phosphorus anode
合金化磷阳极内相变滞后引起的容量衰减
  • DOI:
    10.1016/j.nanoen.2019.01.035
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    NANO ENERGY
  • 影响因子:
    17.6
  • 作者:
    Peng, Chengxin;Chen, Huixin;Yang, Yong
  • 通讯作者:
    Yang, Yong
High-Power-Density, High-Energy-Density Fluorinated Graphene for Primary Lithium Batteries.
用于一次锂电池的高功率密度、高能量密度氟化石墨烯
  • DOI:
    10.3389/fchem.2018.00050
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Frontiers in chemistry
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Zhong G;Chen H;Huang X;Yue H;Lu C
  • 通讯作者:
    Lu C
P2-Na0.67AlxMn1-xO2: Cost-Effective, Stable and High-Rate Sodium Electrodes by Suppressing Phase Transitions and Enhancing Sodium Cation Mobility
P2-Na0.67AlxMn1-xO2:通过抑制相变和增强钠阳离子迁移率实现​​经济高效、稳定且高倍率的钠电极
  • DOI:
    10.1002/anie.201911698
  • 发表时间:
    2019-10-30
  • 期刊:
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Liu, Xiangsi;Zuo, Wenhua;Yang, Yong
  • 通讯作者:
    Yang, Yong
Insights into the lithiation mechanism of CFx by a joint high-resolution 19F NMR, in situ TEM and 7Li NMR approach
通过高分辨率 19F NMR、原位 TEM 和 7Li NMR 联合方法深入了解 CFx 的锂化机制
  • DOI:
    10.1039/c9ta06800g
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Zhong Guiming;Chen Huixin;Cheng Yong;Meng Lingyi;Liu Haodong;Liu Zigeng;Zheng Guorui;Xiang Yuxuan;Liu Xiangsi;Li Qi;Zhang Qiaobao;Yue Hongjun;Lu Canzhong;Yang Yong
  • 通讯作者:
    Yang Yong

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其他文献

钠离子电池正极材料Na_2MnPO_4F的~(23)Na MAS NMR谱研究
  • DOI:
    10.13208/j.electrochem.140401
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    电化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    侯旭;钟贵明;林晓琛;刘子庚;吴晓彪;杨勇
  • 通讯作者:
    杨勇
Li_3Fe_2(PO_4)_3/C正极材料的电化学性能及其反应机理研究
  • DOI:
    10.13208/j.electrochem.141045
  • 发表时间:
    2014-12
  • 期刊:
    电化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢勇;钟贵明;龚正良;杨勇
  • 通讯作者:
    杨勇
锂!钠离子电池材料的固体核磁共振研究进展
  • DOI:
    10.13208/j.electrochem.151246
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    JOURNAL OF ELECTROCHEMISTRY
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟贵明;刘子庚;王大为;李琦;傅日强;杨勇
  • 通讯作者:
    杨勇
锂离子电池电极/电解质材料的固体核磁共振研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟贵明;侯旭;陈守顺;杨勇
  • 通讯作者:
    杨勇

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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