非牛顿流体态钠钾合金电极的构建及在深空探测器柔性可拉伸储能器件中的应用研究
结题报告
批准号:
51901205
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
章理远
依托单位:
学科分类:
E0108.金属能源与环境材料
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
--
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中文摘要
设计制备结构稳定、高能量密度的无枝晶柔性可拉伸金属电极对实现低成本、高能量密度、长循环寿命深空探测器具有重要意义。液态钠钾合金电极具有高能量密度、无枝晶等特性,但其在受外力作用下容易从基底材料内溢出导致性能急速衰退。针对上述问题,本项目通过液态钠钾合金与纳米颗粒的反应构建粘稠的非牛顿流体态钠钾合金,并可涂在各种基底上形成稳定二维电极。系统研究非牛顿流体态钠钾合金的微观结构与纳米颗粒种类的关系,揭示非牛顿流体态钠钾合金的形成机理,并阐明钠钾合金物理形态转变规律。分析研究非牛顿流体态钠钾合金在基底材料上的结合力、表面张力、柔性、延展性及其电化学储能性能的影响关系,建立扭转和拉伸条件下钠钾合金电极/电解液界面稳定性与钠钾合金物理形态转变的内在关联机制,为无枝晶碱金属二次电池负极材料的构建提供理论基础和实验依据。
英文摘要
Design and preparation of dendrite-free flexible stretchable metal electrodes with a stable structure and high energy density are of great significance to the realization of low cost, high energy density and long cycle life deep space probe. Liquid Na-K alloy electrode has the characteristics of high energy density and dendrite-free properties, but it is easy to overflow from the base material under the action of external force, which leads to rapid degradation of its performance. To solve the above problems, this project builds a viscous non-Newtonian fluid form Na-K alloy through the reaction between liquid Na-K alloy and nano-particles, which can be painted on various substrates to form stable 2D electrodes. Systematic study the relationship between the nanoparticles with different types and the microstructure of non-Newtonian fluid form Na-K alloy to revealing the formation mechanism of non-Newtonian fluid form Na-K alloy. And clarify the physical morphological transformation of Na-K alloy. Study the effects of non-Newtonian fluid form Na-K alloy in the adhesion strength on the base material, surface tension, flexible, ductility and the relationship between the influence of electrochemical energy storage performance, set up under the condition of torsion and tension of Na-K alloy electrode & electrolyte interface stability and the internal connection of Na-K alloy physical morphology change mechanism, which will provides theoretical basis and experimental basis for the construction of dendrite-free metal secondary battery anode.
设计制备结构稳定、高能量密度的无枝晶柔性可拉伸金属电极对实现低成本、高能量密度、长循环寿命深空探测器具有重要意义。液态钠钾合金电极具有高能量密度、无枝晶等特性,但其在受外力作用下容易从基底材料内溢出导致性能急速衰退。本项目通过构建非牛顿流体态钠钾合金来解决以上问题,系统研究碳材料与钠钾合金的界面反应机制,阐明了非牛顿流体态钠钾合金形成机理,提出采用残量水形成氢氧化物和石墨N解离形成大量C-K键两种可控制备路径。基于以上研究基础,构建抗强力柔性可拉伸器件,实现拉伸和扭转状态下的应用;构建抗合金化超滑移隔膜,解决界面钠钾合金渗透问题;系统研究该材料电化学反应过程,阐明合金化方式及稳态界面离子优先性机制。以上研究成果为高能量密度、长循环寿命、抗强力柔性储能器件的构建提供理论基础和实验依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Sodium manganese hexacyanoferrate as ultra-high rate host for aqueous proton storage
六氰基铁酸锰钠作为水质子储存的超高速率主体
DOI:10.1016/j.electacta.2021.139525
发表时间:2021-11-11
期刊:ELECTROCHIMICA ACTA
影响因子:6.6
作者:Li, Wenru;Xu, Chiwei;Shu, Jie
通讯作者:Shu, Jie
Anti-liquid metal permeation separator for stretchable potassium metal batteries
用于可拉伸钾金属电池的防液态金属渗透隔膜
DOI:10.1016/j.cej.2022.139157
发表时间:2022
期刊:Chemical Engineering Journal
影响因子:15.1
作者:Yusheng Luo;Peizhi Mou;Wenlu Yuan;Laiping Li;Yongze Fan;Yong Chen;Xiumin Chen;Jie Shu;Liyuan Zhang
通讯作者:Liyuan Zhang
DOI:10.1016/j.jmst.2021.08.035
发表时间:2021-10
期刊:Journal of Materials Science & Technology
影响因子:10.9
作者:Chengcheng Huang;Yiwen Liu;R. Zheng;Zhengwei Yang;Zhonghao Miao;Junwei Zhang;Xinhao Cai;
通讯作者:Chengcheng Huang;Yiwen Liu;R. Zheng;Zhengwei Yang;Zhonghao Miao;Junwei Zhang;Xinhao Cai;
Ultrathin carbon layer enhanced Cu2Nb34O87 nanowires as high-performance lithium host
超薄碳层增强 Cu2Nb34O87 纳米线作为高性能锂主体
DOI:10.1016/j.ceramint.2021.05.169
发表时间:2021-05
期刊:Ceramics International
影响因子:5.2
作者:Cai Xinhao;Yan Huihui;Yang Zhengwei;Zhang Junwei;Yu Haoxiang;Zhang Liyuan;Shu Jie
通讯作者:Shu Jie
Ion competition and limiting dendrite growth models of hybrid-ion symmetric cell
混合离子对称电池的离子竞争和限制枝晶生长模型
DOI:10.1016/j.ensm.2021.07.035
发表时间:2021-11
期刊:Energy Storage Materials
影响因子:20.4
作者:Li Yuqian;Wang Huifeng;Yuan Wenlu;Luo Yusheng;Tu Jiangping;Zhang Liyuan;Shu Jie
通讯作者:Shu Jie
无负极、无枝晶钠钾液态金属电池负极/电解液界面反应机理及副反应阻断机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    45万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    章理远
  • 依托单位:
无枝晶液态钾钠合金电极界面电化学反应机理研究
  • 批准号:
    LY21E010003
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    章理远
  • 依托单位:
国内基金
海外基金