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熔盐储能电池中锑基液态合金电极放电机制与调控
结题报告
批准号:
51774148
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
蒋凯
依托单位:
学科分类:
E0410.冶金物理化学与冶金原理
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
周敏、李浩秒、颜杰、郭晓临、郭振林、潘凯孟、赵文杰
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中文摘要
基于液态金属电极的熔盐储能电池寿命长、成本低,弥补了室温固态电极电池体系的不足,有望实现大规模电能存储。合金化是降低金属电极熔点和电池工作温度的重要途径,也是液态金属电极的基本放电机制。有关液态金属电极合金化过程对电池储能特性影响机制的认识尚浅,严重制约了液态金属电池的进一步发展和实际应用。为了厘清合金电极过程与储能电池属性的关系,本项目结合电化学分析、材料和电池表征、计算模拟等,以锑基合金电极为研究对象,重点研究电极电势的热力学、合金化放电过程的动力学及其对电池性能的影响,厘清合金成分对电极电势的贡献机制,理解电池放电过程的瓶颈步骤,掌握影响锑基液态金属电池储能特性的关键因素,为设计高电压、高倍率、长寿命的液态金属电池提供理论支撑,推动熔盐储能电池的实际应用。
英文摘要
The long-lifespan and low-cost batteries based on liquid metal electrodes and molten salts electrolyte, redeeming the disadvantages of batteries with solid electrodes, are promising for large-scale energy storage applications. Alloying processes are the intrinsic discharge mechanism of liquid metal electrodes, which also play key roles on reducing the melting point of electrodes and then lowering the working temperature of batteries. However, the correlations of the alloying processes of liquid metal electrodes and the performances of batteries are rather vague, which hinders the development of liquid metal batteries. To understand the alloying processes of liquid metals in molten salt batteries, this proposal is focused on the study of thermodynamics on the properties of potential of antimony-based alloy electrodes, the dynamics of alloying discharge processes and those of the effects to the battery performances, via the electrochemical analysis, characterization of alloys and batteries, combing with calculation and simulation. The study will reveal the contributing mechanism of alloy components for electrode potential and the bottleneck for discharge processes of battery, and figure out the key restraining factors on the performances of antimony-based liquid metal battery. The results of the study will solidify the scientific foundation of high-voltage, high-rate and long-cycling liquid metal batteries, and promote the energy storage applications of molten salt batteries.
本项目围绕熔盐储能电池锑基合金电极放电过程中的关键科学问题,从多元Sb基合金电极设计与优化理论、合金电极放电过程界面动态演化机制、大容量电池界面稳定化策略等三个方面进行了系统深入研究。分析了不同Sb基合金电极的电势变化规律,发展了系列Sb-Sn电极体系,揭示了不同Sb-Sn比例合金电极在放电过程中正极形态和放电产物演变过程;厘清了Sb基熔盐储能电池充放电过程的反应机制,分析了电池失效模式与调控方法;提出了内场分区限域策略,有效解决了熔盐储能电池放电过程的界面不稳定性问题,显著提升了大容量电池的稳定性,为发展高效稳定的锑基熔盐储能电池奠定了理论基础。
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
Designing a slope-dominated hybrid nanostructure hard carbon anode for high-safety and high-capacity Na-ion batteries
设计用于高安全性和高容量钠离子电池的斜率主导的混合纳米结构硬碳负极
DOI:10.1039/d0ta08895a
发表时间:2020-11-21
期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
影响因子:11.9
作者:Jin, Qianzheng;Wang, Kangli;Jiang, Kai
通讯作者:Jiang, Kai
DOI:10.13208/j.electrochem.200652
发表时间:2020
期刊:电化学
影响因子:--
作者:李浩秒;周浩;王康丽;蒋凯
通讯作者:蒋凯
Porous Copper Sulfide Microflowers Grown In Situ on Commercial Copper Foils as Advanced Binder-Free Electrodes with High Rate and Long Cycle Life for Sodium-Ion Batteries
在商业铜箔上原位生长的多孔硫化铜微花作为先进的无粘合剂电极,具有高倍率和长循环寿命的钠离子电池
DOI:10.1002/celc.202001355
发表时间:2021
期刊:ChemElectroChem
影响因子:4
作者:Tao Hongwei;Tang Yun;Zhou Min;Wang Ruxing;Wang Kangli;Li Haomiao;Jiang Kai
通讯作者:Jiang Kai
State of charge estimation for liquid metal battery based on an improved sliding mode observer
基于改进滑模观测器的液态金属电池荷电状态估计
DOI:10.1016/j.est.2021.103701
发表时间:2022-01
期刊:Journal of Energy Storage
影响因子:9.4
作者:Xu Cheng;Zhang E.;Yan Shuai;Jiang Kai;Wang Kangli;Wang Zhuo;Cheng Shijie
通讯作者:Cheng Shijie
DOI:10.1002/celc.201800962
发表时间:2018
期刊:ChemElectroChem
影响因子:4
作者:Li Wei;Wang Kangli;Cheng Shijie;Jiang Kai
通讯作者:Jiang Kai
融合电化学机理的储能电池多源信息感知与状态分析
  • 批准号:
    52337009
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    230.00万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    蒋凯
  • 依托单位:
液态金属电池老化特性分析与寿命预测
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    蒋凯
  • 依托单位:
新型大容量液态金属储能电池基础问题研究
  • 批准号:
    U1766216
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    299.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    蒋凯
  • 依托单位:
国内基金
海外基金