具有晶面效应的黄铁矿型MS2(M=Co,Fe)纳米晶对多硫化锂转化的动力学强化机制研究
结题报告
批准号:
51802288
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
徐俊敏
依托单位:
学科分类:
E0208.无机非金属能量转换与存储材料
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
代书阁、李营、裴永永、赵晗青、郭梦辉
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
锂硫电池是一类极具发展前景的高能电池体系。当前,多硫化锂的溶解扩散及其导致的穿梭效应是锂硫电池研究中亟待解决的重要问题。如何有效提升多硫化锂的转化反应动力学,加速多硫化锂在充放电过程中的电化学转化是解决穿梭效应问题的关键。针对上述关键问题,本项目拟从主动加快多硫化锂转化反应速率的催化材料设计和制备角度出发,探索黄铁矿型MS2(M=Co,Fe)纳米晶的可控制备,针对性的制备出几种具有特定晶面暴露的MS2纳米晶;再以氮掺杂多孔碳微球作为MS2和硫的载体,通过优化硫、碳基体和MS2之间的界面结构,获得较为理想的硫/碳/MS2复合材料,并深入研究MS2纳米晶催化加速多硫化锂转化的微观机制,重点探究不同晶面暴露的MS2纳米晶与其增强多硫化锂转化反应动力学间的内在关联,揭示晶面效应存在的内在规律。项目的开展将为设计和制备高性能多硫化锂转化反应催化剂提供重要依据,同时也为高效抑制穿梭效应问题提供新策略。
英文摘要
Lithium sulfur battery is regarded as a promising candidate for the next-generation high-capacity energy storage system. Nowadays, dissolution and resultant shuttling effect of lithium polysulfides is an urgent open question in the lithium-sulfur battery system. How to effectively enhance the conversion kinetics of lithium polysulfides and accelerate the electrochemical conversion of lithium polysulfides during the charge- discharge process is the key to solve this problem. In view of the above problems, we focus on the rational design and preparation of catalytic materials that can actively accelerate the reaction rate of lithium polysulfide conversion.The controllable fabrication of MS2 (M = Co, Fe) nanocrystals will be explored to obtain some specific crystal facet exposed MS2 nanocrystals; the rational construction of sulfur/N doped porous carbon /MS2 nanocrystal composite via optimization of the interface structures and the underlying mechanism of the enhanced conversion reaction of lithium polysulfide catalyzed by MS2 nanocrystals will be investigated; finally, the intrinsic correlation between the structure of exposing crystal facet of MS2 nanocrystals and the enhanced kinetics of lithium polysulfide conversion will be studied to reveal the underlying mechanism of crystal face effect.Carrying out this project will provide the important basis for designing and preparing of high-performance catalyst for lithium polysulfide conversion reactions, and offer a new strategy to suppress the shuttle effect of lithium polysulfides.
锂硫电池由于其潜在的高容量、成本低廉等特点成为了新一代二次电池的重要候选者。然而,锂硫电池充放电过程中产生的多硫化锂造成的“穿梭效应”导致正极活性物质在循环过程中的大量损失,造成电池库伦效率低下以及电池容量的迅速衰减。针对上述问题,本项目采用具有高活性晶面的CoS2作为催化剂,加速多硫化锂的电化学转化。研究发现相比于球形的CoS2纳米晶而言,具有高活性晶面{001}面暴露的CoS2纳米晶对多硫化锂的催化效果更优异。在半电池研究中,负载{001}面暴露的CoS2纳米晶的锂硫电池具有高的库伦效率和较好的容量保持率,良好的性能来源于高活性的CoS2纳米晶对反应中间产物多硫化锂催化,加速了多硫化锂的动力学转化,进而全面提升了锂硫电池的电化学性能。同时,该项目还对FeS2和Fe7S8等过渡金属硫化物作为二次电池的电极材料的性能和机理进行了系统的研究,发现了这两种材料作为锂/钠二次电池的潜力,揭示电极材料的性质与材料元素组成、形貌结构的关联,同时探讨了不同类型的电解液对于电极表面SEI膜稳定性的影响等。本项目执行期间发表标注论文11篇,申请发明专利1项,本项目达到了预期目标。
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
K-preintercalated MnO2 nanosheets as cathode for high-performance Zn-ion batteries
K-预插层MnO2纳米片作为高性能锌离子电池的阴极
DOI:10.1016/j.jelechem.2021.115529
发表时间:2021-08
期刊:Journal of Electroanalytical Chemistry
影响因子:4.5
作者:Li Xiaomeng;Qu Jiaqi;Xu Junmin;Zhang Sen;Wang Xiaoxia;Wang Xinchang;Dai Shuge
通讯作者:Dai Shuge
Mechanism investigation of high performance Na3V2(PO4)2O2F/reduced graphene oxide cathode for sodium-ion batteries
高性能Na3V2(PO4)2O2F/还原氧化石墨烯钠离子电池正极机理研究
DOI:10.1016/j.jpowsour.2020.228906
发表时间:2021-01
期刊:Journal of Power Sources
影响因子:9.2
作者:Ma Caiyun;Xu Tingting;Yan Congcong;Xu Junmin;Kong Dezhi;Zhang Zhuangfei;Shen Weixia;Shi Yumeng;Ke Chang;Li Xinjian;Wang Ye
通讯作者:Wang Ye
Dendrite-Free Li Metal Plating/Stripping Onto Three-Dimensional Vertical-Graphene@Carbon-Cloth Host
三维垂直石墨烯@碳布主体上的无枝晶锂金属电镀/剥离
DOI:10.3389/fchem.2019.00714
发表时间:2019-10
期刊:Frontiers in Chemistry
影响因子:5.5
作者:Yan Congcong;Xu Tingting;Ma Caiyun;Zang Jinhao;Xu Junmin;Shi Yumeng;Kong Dezhi;Ke Chang;Li Xinjian;Wang Ye
通讯作者:Wang Ye
3D printed rGO/CNT microlattice aerogel for a dendrite-free sodium metal anode
用于无枝晶钠金属阳极的 3D 打印 rGO/CNT 微晶格气凝胶
DOI:10.1039/d0ta05817c
发表时间:2020-10
期刊:Journal of Materials Chemistry A
影响因子:11.9
作者:Yan Jin;Zhi Gang;Kong Dezhi;Wang Hui;Xu Tingting;Zang Jinhao;Shen Weixia;Xu Junmin;Shi Yumeng;Dai Shuge;Li Xinjian;Wang Ye
通讯作者:Wang Ye
Al(2)O(3)-coated Li(1.2)Mn(0.54)Ni(0.13)Co(0.13)O(2) nanotubes as cathode materials for high-performance lithium-ion batteries.
Al2O3包覆Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2纳米管作为高性能锂离子电池正极材料
DOI:10.1039/c8ra09428d
发表时间:2019-01-14
期刊:RSC ADVANCES
影响因子:3.9
作者:Chen, Yangwen;Wang, Xinchang;Zhang, Jiajia;Chen, Baiyuan;Xu, Junmin;Zhang, Sen;Zhang, Liwei
通讯作者:Zhang, Liwei
国内基金
海外基金