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水溶液储钠聚合物的设计、合成与电化学表征
结题报告
批准号:
21503084
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
周敏
依托单位:
学科分类:
B0905.电能源化学
结题年份:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
李威、王如星、黄澍、谷天天
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中文摘要
水溶液钠离子电池价格低廉、安全性高且环境友好,是一种极具前景的大规模储能体系。然而,受制于水溶液的电化学窗口以及无机刚性晶格对于体积较大的钠离子的限制作用,可供选择的电极材料有限且可逆容量偏低。因此,探寻和发展新型正负极材料是发展水溶液钠离子电池的一个重要方向。本研究拟利用聚合物柔性骨架对于阳离子的尺寸限制较小,资源丰富且结构多样,设计合成不同结构的自掺杂聚合物阴极和共轭羰基聚合物阳极,构建全有机水溶液钠离子电池。具体研究内容包括:在p-掺杂的导电聚合物主链上接枝烷基钠盐,n-掺杂的导电聚合物主链上接枝共轭羰基,分别构建富钠的聚合物正极体系和贫钠的聚合物负极体系;通过研究聚合物电极在水溶液钠离子电池中的电化学行为,探索不同聚合物结构、电解液组分对电化学性质的影响;进一步研究聚合物在水溶液中储钠的电化学反应机理,为发展清洁、廉价的全有机水溶液钠离子电池提供理论基础知识和技术支持。
英文摘要
Aqueous sodium ion batteries are considered as promising electric energy storage technology for large scale stationary because of their advantages of low cost, safety and better environmental compatibility. However, Na-host materials for the aqueous sodium ion batteries are extremely limited because of the narrow electrochemical window of aqueous electrolytes and the strict restrictions of the metal oxide lattices on the larger Na+. Therefore, it is important to search and develop new generations of Na-host materials for aqueous batteries. Flexible polymer materials seem to be promising candidates because of their resource abundance, structural diversity and less restrictions on the cation size. In this study, we intend to design and synthesis self-doped polymers and carbonyl polymers as the cathode and anode materials to construct all organic aqueous sodium ion batteries. Following are the specific contents:Na-rich cathodes are developed by grafting the p-doped conducting polymers with ionizable sodium alkyl, while Na-defect anodes are developed by grafting the n-doped conducting polymers with carbonyl groups; The effect of the polymer structures and aqueous electrolytes on the electrochemical properties of the electrodes will be investigated by studying the electrochemical performances of the polymer electrodes;The reaction mechanism of the polymer electrodes will be revealed to provide theoretical guidance for the regular design and applications of new generations of all-organic aqueous Na-ion batteries with low cost and environmental friendliness.
水溶液钠离子电池资源丰富、价格低廉、环境友好,在规模储能领域极具应用前景。聚合物材料结构多样、化学可控性强,对阳离子的限制较小,基于聚合物构建的水溶液钠离子电池在资源与成本上极具优势。本项目围绕以聚合物为电极材料的(水溶液)钠离子电池而展开,设计合成了一系列结构稳定、理论容量高的聚合物材料,如导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯、聚并苯)、羰基化合物(聚酰亚胺、聚氨基蒽醌)等,系统地研究了此类聚合物的化学结构与储钠性能的构效关系。进一步结合理论模拟以及分子设计,构建亚铁氰根掺杂的聚苯胺(PAn),二苯胺磺酸钠掺杂的聚吡咯(PPy/DS)两种水溶液储钠正极体系以及聚酰亚胺、多活性聚氨基蒽醌两类水溶液储钠负极体系。结合正负极容量匹配、电解液匹配以及库伦匹配的原理,构建了1~2套具有实用价值的水溶液钠离子电池体系。进一步通过非原位表征手段分析了聚合物的储钠反应过程的结构变化与反应机理,为进一步发展清洁廉价且高性能的储能材料与器件提供了理论指导与技术支持。
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:10.1149/2.1571714jes
发表时间:2017
期刊:Journal of the Electrochemical Society
影响因子:3.9
作者:Huang Shu;Zhou Min;Wang Kangli;Cheng Shijie;Yan Guoping;Jiang Kai
通讯作者:Jiang Kai
Nano-embedded microstructured FeS2@C as a high capacity and cycling-stable Na-storage anode in an optimized ether-based electrolyte
纳米嵌入微结构 FeS2@C 作为优化的醚基电解质中的高容量和循环稳定的钠存储阳极
DOI:10.1039/c8ta07571a
发表时间:2018-12
期刊:Journal of Materials Chemistry A
影响因子:11.9
作者:Zhou Min;Tao Hongwei;Wang Kangli;Cheng Shijie;Jiang Kai
通讯作者:Jiang Kai
TiS(2) as an Advanced Conversion Electrode for Sodium-Ion Batteries with Ultra-High Capacity and Long-Cycle Life.
TiS2 作为超高容量和长循环寿命钠离子电池的高级转换电极
DOI:10.1002/advs.201801021
发表时间:2018-11
期刊:Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
影响因子:--
作者:Tao H;Zhou M;Wang R;Wang K;Cheng S;Jiang K
通讯作者:Jiang K
A polyimide-MWCNTs composite as high performance anode for aqueous Na-ion batteries
聚酰亚胺-多壁碳纳米管复合材料作为水性钠离子电池的高性能阳极
DOI:10.1039/c6ra09075c
发表时间:2016-01-01
期刊:RSC ADVANCES
影响因子:3.9
作者:Gu, Tiantian;Zhou, Min;Jiang, Kai
通讯作者:Jiang, Kai
Nickel sulfide nanospheres anchored on reduced graphene oxide in situ doped with sulfur as a high performance anode for sodium-ion batteries
硫化镍纳米球锚定在原位掺杂硫的还原氧化石墨烯上,作为钠离子电池的高性能阳极
DOI:10.1039/c7ta02194a
发表时间:2017-05-21
期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
影响因子:11.9
作者:Tao, Hongwei;Zhou, Min;Jiang, Kai
通讯作者:Jiang, Kai
miR-4254调控Ets2/p16INK4a通路在锌暴露致肺功能下降中的作用机制研究
  • 批准号:
    82304101
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    周敏
  • 依托单位:
兼具高容量与高功率的“微区溶解/吸附”型转换电极反应体系
  • 批准号:
    52077095
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    周敏
  • 依托单位:
基于2D-COSY为中心的多模态MRI联合影像组学预测IDH突变型胶质瘤术后无进展生存预后研究
  • 批准号:
    81901714
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    周敏
  • 依托单位:
溶血磷脂酰胆碱调节肺巨噬细胞M2型极化参与哮喘气道重塑的机制研究
  • 批准号:
    81700032
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    周敏
  • 依托单位:
不确定条件下鄱阳湖流域土地-产业结构优化研究——基于生态环境约束
  • 批准号:
    41401631
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    周敏
  • 依托单位:
国内基金
海外基金