铝合金型负极材料储锂机理和衰减机制的原位电化学透射电子显微镜分析研究
批准号:
22105153
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李娜
依托单位:
学科分类:
先进表征与理论机制
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李娜
中文摘要
锂离子电池具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和环境友好等优势,被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车等领域。铝合金型负极材料在锂离子电池中具高容量、高能量密度以及高功率密度的潜力。但目前铝材料的倍率和循环稳定较差,其形貌、组分、结构与性能的内在联系以及在锂离子电池中的储锂机理和衰减机制尚未明确。为解决以上问题,本项目拟通过原位电化学透射电子显微镜技术深入研究铝合金型材料在锂离子电池中的储锂机理,并解析该类材料在循环过程中的衰减机制。在该项目中利用不同的合成方法对铝合金型负极材料的形貌、组分和结构进行调控,研究其形貌、组分、结构与性能的内在联系,实现可控制备具有高容量、大倍率以及长循环性能的锂离子电池铝合金型负极材料。本项目的实施不仅对锂离子电池铝合金型负极材料的结构设计具有指导作用,而且对开发绿色环保以及高性能的锂离子全电池储能器件具有重要参考价值。
英文摘要
Lithium-ion batteries (LIBs) are featured by high energy density, high power density, long service life and environmental friendliness and thus have found wide application in the area of consumer electronics. Aluminum alloy anode materials is one of the most attractive anode materials for LIBs due to its high theoretical specific capacity, excellent conductivity, abundance, and especially low cost. However, the rate performance and cycle stability of aluminum materials are inferior, and the internal relationship between its morphology/composition/structure and performance, as well as its lithium storage mechanism and capacity attenuation mechanism in LIBs are still not yet clear. In order to address the issues mentioned above, this project intends to utilize in-situ electrochemical transmission electron microscopy technology to deeply study the lithium storage mechanism of aluminum alloy anode materials in LIBs, as well as analyze the capacity attenuation mechanism during the cyclic process. In this project, firstly, aluminum alloy anode materials with different morphologies, components and structures are prepared through different synthesis methods. And then we will study the materials internal relationship between the morphology/composition/structure and performance. Finally, we are aiming at fabrication of LIBs with high capacity, long cycle, and high-rate performance by reasonably adjusting the structure of aluminum alloy anode materials. The implementation of this project not only has a guiding role in the design of aluminum alloy anode materials structure for lithium-ion batteries, but also has great significance reference for the development of green and environmentally friendly as well as high-performance LIBs energy storage devices.
锂离子电池具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和环境友好等优势,被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车等领域。然而,为了提高锂离子电池的能量密度和功率密度,需要选择具有更大容量和更高锂离子扩散速率的负极材料。金属合金型负极材料具有更高的比容量,而且这类材料的对锂电位较高,不易形成枝晶,为电池的安全使用创造了条件。于是,探索功能化的金属合金型负极材料并将其应用于锂离子电池体系,对开发大规模储能系统具有重要意义。本项目通过高温热分解反应和球磨法分别制备了单质铝纳米颗粒和铝纳米片,并对不同形貌的铝纳米材料进行了电化学测试。为了进一步提升其电化学性能,将其与金属锡进行合金化,并测试了铝锡合金基本电化学性能。但是基于铝锡合金循环稳定性的问题,进一步改善材料体系,制备了锡硅合金,实现了材料的高容量和高稳定性循环性能。与此同时,通过原位电化学透射电子显微镜对锡硅合金的充放电过程进行了原位跟踪,发现金属锡有利于提升锂离子的传输速率,是实现材料快速充放电和高稳定性循环的主要因素。结合电子能量损失谱对锡硅合金材料锂化前后的元素分布进行分析,并结合理论模拟深入研究了锡基合金的锂离子传输性能增强作用机制,从而开发具有高安全和高功率密度的锂离子电池。本项目的研究为今后锂离子电池合金型负极材料的结构设计研究提供了重要参考,同时也为锂离子电池的实用化和商业化奠定了理论和实验基础。
JAK-STAT信号通路介导BLIMP1-BCL6轴激活在慢性HBV感染临床转归中的作用研究
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批准号:82000565
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2020
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负责人:李娜
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依托单位:
交联改性嵌段磺化芳香聚合物膜的微相分离结构调控和渗透汽化脱盐机理
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批准号:21676210
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2016
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负责人:李娜
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依托单位:
纳米制冷剂蓄冷材料制备及其水合相变过程机理研究
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批准号:51176154
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:李娜
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依托单位:
NaClO溶液电解再生法联合脱除Hg和NOx研究
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批准号:51106127
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2011
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负责人:李娜
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依托单位:
固定化脂肪酶在多相乳液酶膜反应器内的手性拆分性能研究
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批准号:20406014
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2004
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负责人:李娜
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依托单位:
国内基金
海外基金