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多场耦合作用对陶瓷基复合固体电解质相界面稳定性的影响机制及调控机理研究

批准号:
21975180
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
徐强
依托单位:
学科分类:
电能源化学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐强

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
如何提高固体电解质的离子电导率是新一代全固态锂电池发展的技术瓶颈之一。目前,在材料性能上取长补短的复合固体电解质的开发已成为未来的技术发展趋势。开发高性能复合固体电解质的一个关键问题就是如何调控锂离子在不同电解质组元之间的输运稳定性。为了解决这个难题,本项目拟通过界面原位分析技术、理论模拟计算和应力/应变在线监测等方法对石榴石/反钙钛矿型陶瓷基复合电解质固-固相界面的稳定性开展研究。通过调节充放电电流密度、元素扩散浓度梯度和应力/应变梯度等参数的方法,考察陶瓷基复合电解质相界面的组分、结构和应力/应变状态在不同充放电条件下的演化规律,寻找影响相界面离子输运稳定性的关键因素,揭示陶瓷基复合电解质相界面的电化学阻抗在多场耦合(电场、扩散场和应力场)作用下的优化方法,阐明多场耦合模型调控对沿石榴石型电解质晶界生长的锂枝晶的抑制机理,为高性能、长寿命的全固态锂电池复合电解质的开发提供科学依据。
英文摘要
One of the bottlenecks for all-solid-state lithium batteries is to improve the ionic conductivity of solid electrolytes. Recently, composite solid electrolytes with complementary advantages become their developing trend among future techniques. One of the key problems for composite solid electrolytes is to regulate the transporting stability of lithium ions between different electrolyte components. In order to solve this problem, this project aims at the researches of the interface (solid-solid) stability of garnet/anti-perovskite ceramic electrolytes, which can be characterized by in-situ interface analysis, theoretical simulation, stress/strain on-line monitoring etc. By developing the new methods such as adjusting charge-discharge current density, element diffusion concentration gradient and stress-strain gradient, the evolution of the ceramic composite electrolyte interface can be well studied, including the electrolyte component, structure and stress-strain state. In addition, the key factors that affect the ion transport at the interface can be found, and the optimized methods of electrochemical impedance for the solid electrolytes will be revealed under the multi-coupling field (electric field, diffusion field and stress field). Also, these new methods help to clarify the inhibition mechanism of lithium dendrite growth for garnet electrolyte with multi-field coupling models. This project provides new insights and scientific basis for the high-performance and long-life lithium batteries with all-solid-state composite electrolytes.
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
DOI: 10.1021/acsami.2c12445
发表时间: 2022-10
期刊: ACS applied materials & interfaces
影响因子: 9.5
作者: [Qiqi Li;Zhijie Zhang;Yang Li;Huan Li;Ziyang Liu;Xingjiang Liu;Qiang Xu]
通讯作者: Qiqi Li;Zhijie Zhang;Yang Li;Huan Li;Ziyang Liu;Xingjiang Liu;Qiang Xu
DOI: 10.1007/s11581-020-03720-4
发表时间: 2020-08
期刊: Ionics
影响因子: 2.8
作者: [Changjiang Zhao;F. Ding;Huan Li;Shuoqing Zhang;Xingjiang Liu;Qiang Xu]
通讯作者: Changjiang Zhao;F. Ding;Huan Li;Shuoqing Zhang;Xingjiang Liu;Qiang Xu
DOI: 10.13353/j.issn.1004.9533.20210839
发表时间: 2023
期刊: 化学工业与工程
影响因子:
作者: [刘吉源, 马叙, 王云锋, 苟林, 徐强]
通讯作者: 徐强
DOI: 10.1149/1945-7111/ac51fb
发表时间: 2022
期刊: Journal of The Electrochemical Society
影响因子:
作者: [Nan Zhang, Lie Wang, Qingyu Diao, Kongying Zhu, Huan Li, Chuanwei Li, Xingjiang Liu, Qiang Xu]
通讯作者: Qiang Xu
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    聚合物复合电解质渗流通道的空间电荷密度分布及其演化机制的研究
    • 批准号:
      22379107
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      50万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      徐强
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金