EAGER: New Lithium Oxy-ThioBorate Solid State Electrolytes

EAGER:新型氧硫代硼酸锂固态电解质

基本信息

  • 批准号:
    2234046
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-09-01 至 2025-08-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

This EAGER project is conducting fundamental high-risk research on new polycrystalline solid electrolytes that can be used in the development of new all solid-state batteries that are safer and more energy dense. While lithium-ion batteries are powerful, they present a potential dangerous fire hazard in some demanding applications. In this new project, new solid electrolytes are being prepared and studied that will help create a new type of all solid-state battery that is more durable and resistant to decay and can hold 10 times more energy than traditional lithium batteries. This research project trains graduate students in state-of-the-art solid electrolyte and materials synthesis, materials characterization, and solid-state electrochemistry of solid electrolytes and as such broadens the cadre of new knowledge workers in the critical field of energy storage. Further, the graduate students supported by this project will conduct informal science education using the Gaffers Guild Glass Blowing Studio at Iowa State University. At the very core of every lithium battery is a potentially flammable organic liquid electrolyte. If a lithium battery is overcharged, overheated, or draws too much current too rapidly, the organic liquid electrolyte can react and cause damage. In this new project, fundamental research is being conducted to study new kinds of lithium thioborate (LBS) and oxygen-doped lithium oxy-thioborate (LBSO) solid electrolytes. The project will examine the underlying structural chemistry of mixing boron, oxygen, and sulfur to explore three hypotheses: (1) That these new LBS and LBSO solid electrolytes will have among the highest ever reported Li ion conductivities combined with low density and high voltage stability. (2) That adding oxygen will improve the chemical durability and electrochemical stability of the solid electrolytes by forming bridging oxygens between the boron atoms. (3) That adding sulfur will increase the lithium ion conductivity by forming low basicity BS4-1 anion sites of low binding energy.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个急切的项目正在对新的多晶固体电解质进行基本高风险研究,这些研究可用于开发新的所有固态电池,这些电池更安全,更富含能量。尽管锂离子电池强大,但它们在某些苛刻的应用中呈现出潜在的危险火灾危险。在这个新项目中,正在准备和研究新的固体电解质,这将有助于创建一种新型的所有固态电池,该电池更耐用且耐腐烂,并且能量比传统的锂电池可容纳10倍。该研究项目培训研究生的最先进的固体电解质和材料合成,材料表征和固态固态电化学的固体电化学,并因此扩大了在储能关键领域中新知识工作者的干部。此外,该项目支持的研究生将使用爱荷华州立大学的Gaffers Guild Glass Blowing Studio进行非正式科学教育。每个锂电池的核心都是潜在的有机液体电解质。如果锂电池被过多充电,过热或绘制过多的电流过快,则有机液体电解质会反应并造成损坏。在这个新项目中,正在进行基础研究,以研究新型硫硫代锂(LBS)和氧气氧气氧硫代硫代硫代(LBSO)固体电解质。该项目将研究混合硼,氧和硫​​的基本结构化学,以探索三个假设:(1)这些新的LBS和LBSO固体电解质将具有有史以来报告最高的LI离子电导率之一,结合了低密度和高电压稳定性。 (2)添加氧气将通过在硼原子之间形成桥接氧的固体电解质的化学耐用性和电化学稳定性。 (3)增加硫将通过形成低结合能量低碱性BS4-1阴离子位点来提高锂离子电导率。该奖项反映了NSF的法定任务,并且认为值得通过基金会的智力优点和更广泛的影响审查标准通过评估来获得支持。

项目成果

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