基于多硫离子稳态调节的锂硫电池电解液体系设计及其界面反应机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51904343
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    27.0万
  • 负责人：
    洪波
  • 依托单位：
    中南大学
  • 学科分类：
    E0410.冶金物理化学与冶金原理
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Lithium-sulfur battery a frontier subject in the field of electrochemical energy storage since its high specific capacity and low cost. Excessive electrolyte usage and fast capacity attenuation caused by polysulfide ions dissolution and shuttling are the key problems of Li-S batteries. In view of this problem, this project proposes a study scheme of electrolyte additive based on the stability regulation of polysulfide ions and its interfacial reaction mechanism in Li-S battery. Through the study of the active functional group of the additive molecules and its interaction mechanism with polysulfide ions, the vulcanization accelerator which can reduce the solubility of polysulfide ions in the ether electrolyte will be selected as the additive for lithium sulfur battery electrolyte. Then, the electrolyte additive which can effectively inhibit the shuttle of polysulfide and improve the stability of the Li-S batteries will be obtained. Based on these intellectual technology, the effects of electrolyte additives on the electrochemical properties of Li-S punch cells will be studied and evaluated comprehensively. Finally, a new electrolyte system and a prototype of high specific energy (400Wh/kg) secondary Li-S battery with high performance would be developed by optimizing the additive formulation.
锂硫电池具有高比容与低成本的突出优势，是电化学储能领域的前沿课题。本项目针对多硫离子溶解及穿梭导致电解液用量大且容量衰减快这一锂硫电池发展的瓶颈问题，提出基于多硫离子稳定态调节添加剂的锂硫电池电解液体系设计及其界面反应机制研究。通过研究添加剂分子的活性基团及其与多硫离子的相互作用机制，筛选可降低醚类电解液中多硫化锂溶解量的硫化促进剂作为锂硫电池电解液添加剂，获得能有效抑制锂硫电池中多硫化物穿梭并提高电池循环稳定性的优化电解液配方。在此基础上组装锂硫软包电池，全面研究与评价电解液成分对锂硫软包电池的电化学性能影响。最终通过添加剂组合及配方优化获得高比能（400Wh/kg）二次锂硫电池新型电解液体系与高性能锂硫电池技术原型。

结项摘要

锂硫电池具有高比容与低成本的突出优势，是电化学储能领域的前沿课题。本项目针对多硫离子溶解及穿梭导致电解液用量大且容量衰减快这一锂硫电池发展的瓶颈问题，提出基于多硫离子稳定态调节添加剂的锂硫电池电解液体系设计及其界面反应机制研究。针对多硫化物的特征开发了包括电解液共溶剂、硫化促进剂类、酰胺类、预成膜类锂硫电池用电解液添加剂，获得一系列能改变醚类电解液中多硫化物稳定态的新型锂硫电池电解液添加剂。电解液中添加30 wt% 二硫化碳作为共溶剂时，硫正极的0.5 C循环300圈后放电比容量由587.6 mAh g-1提高到834.6 mAh g-1。采用硫化促进剂四硫化双五亚甲基秋兰姆、预成膜添加剂N-甲基吡咯、硫代乙酰胺作为电解液添加剂的锂硫电池同样在超过300圈后仍有极高的容量保持，远高于常规电解液体系，为推进更高比能锂硫电池的发展提供了理论与技术支撑。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（4）
Inducing the Formation of In Situ Li3N-Rich SEI via Nanocomposite Plating of Mg3N2 with Lithium Enables High-Performance 3D Lithium-Metal Batteries
通过 Mg3N2 与锂的纳米复合镀层诱导原位富含 Li3N SEI 的形成，可实现高性能 3D 锂金属电池
  • DOI：
    10.1021/acsami.9b16156
  • 发表时间：
    2020-01-08
  • 期刊：
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子：
    9.5
  • 作者：
    Dong, Qingyuan;Hong, Bo;Lai, Yanqing
  • 通讯作者：
    Lai, Yanqing
A systematical study on the electrodeposition process of metallic lithium
金属锂电沉积过程的系统研究
  • DOI：
    10.1016/j.jechem.2020.01.013
  • 发表时间：
    2020-10
  • 期刊：
    Journal of Energy Chemistry
  • 影响因子：
    13.1
  • 作者：
    Fan Hailin;Gao Chunhui;Jiang Huai;Dong Qingyuan;Hong Bo;Lai Yanqing
  • 通讯作者：
    Lai Yanqing
Guided dendrite-free lithium deposition through titanium nitride additive in Li metal batteries
通过锂金属电池中的氮化钛添加剂引导无枝晶锂沉积
  • DOI：
    10.1016/j.ijhydene.2020.07.279
  • 发表时间：
    2020-10-30
  • 期刊：
    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
  • 影响因子：
    7.2
  • 作者：
    Gao, Chunhui;Sun, Kena;Lai, Yanqing
  • 通讯作者：
    Lai, Yanqing
Defect-rich carbon nitride as electrolyte additive for in-situ electrode interface modification in lithium metal battery
富含缺陷的氮化碳作为电解质添加剂用于锂金属电池中的原位电极界面改性
  • DOI：
    10.1016/j.cej.2020.127123
  • 发表时间：
    2021-03-01
  • 期刊：
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Bai, Maohui;Hong, Bo;Lai, Yanqing
  • 通讯作者：
    Lai, Yanqing
In situ gelation regulating micro-electric fields to induce Li deposition in quasi-solid-state lithium metal batteries
原位凝胶调节微电场诱导准固态锂金属电池中的锂沉积
  • DOI：
    10.1039/d1ta09435a
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子：
    11.9
  • 作者：
    Wang Qiyu;Xu Xiangqun;Hong Bo;Bai Maohui;Li Jie;Zhang Zhian;Lai Yanqing
  • 通讯作者：
    Lai Yanqing

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其他文献

城市绿地健康效益的群体差异及绿化投入影响研究
  • DOI：
    10.16152/j.cnki.xdxbzr.2019-04-017
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    西北大学学报（自然科学版）
  • 影响因子：
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  • 作者：
    张丹婷;陈崇贤;洪波;李树华
  • 通讯作者：
    李树华
控制后肢运动的脊髓神经信号追踪方法研究
  • DOI：
    10.3772/j.issn.1002-0470.2015.04.009
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    高技术通讯
  • 影响因子：
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  • 作者：
    沈晓燕;杜薇;洪波
  • 通讯作者：
    洪波
小角前向散射偏振比法颗粒粒度反演
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    红外与激光工程
  • 影响因子：
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  • 作者：
    单良;徐良;洪波;曹丽霞;王道档;郭天太;孔明
  • 通讯作者：
    孔明
Tubridge血流导向装置治疗大型和巨大型颈内动脉海绵窦断动脉瘤的长期疗效
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
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  • 作者：
    周宇;杨鹏飞;李强;杨新健;姜除寒;赵瑞;黄清海;洪波;许奕;刘建民
  • 通讯作者：
    刘建民
低孔率血流导向装置治疗兔囊状宽颈动脉瘤及对分支的影响
  • DOI：
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  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    中华神经外科杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    刘建民;HUANG Qing-hai;XU Yi;HONG Bo;FANG Xing-gen;LI Zhen;王奎重;黄清海;许奕;洪波;方兴根;李振;LIU Jian-min;WANG Kui-zhong
  • 通讯作者：
    WANG Kui-zhong

其他文献

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洪波的其他基金

基于含硫组分逐级分离与定量分析的锂硫电池容量衰减与失效机制研究
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  • 批准年份：
    2021
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    面上项目
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    2021
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    面上项目

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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

        graph TD
          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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