课题基金 / 基金详情

铝-硫电池用AlCl3/乙酰胺电解液改性研究

批准号:
22075007
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
尉海军
依托单位:
学科分类:
电能源化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
尉海军

项目摘要

结项摘要

尉海军的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
铝-硫电池是具有高能量密度和低成本优势的新型电化学储能体系。电解液是决定铝-硫电池性能的关键,已报道的咪唑类离子液体存在成本高等问题。申请人于2018年验证了AlCl3/乙酰胺共晶盐作为铝-硫电池电解液的可行性,实现了硫正极的高放电比容量(>1500mAh/g)和可循环性(60圈后比容量为500mAh/g),并阐明了电解液中络合离子存在形态。该电解液具有显著的低成本优势,但依然存在电化学窗口窄(≤1.8V vs.Al3+/Al)、电导率低(<10-3 Scm-1)等问题,制约铝-硫电池的进一步发展。本项目拟开展AlCl3/乙酰胺电解液的改性研究,通过电解液添加剂、阴离子替换及乙酰胺衍生基团取代来改善其物理化学性质,揭示改性方法对电解液结构与性质的影响规律和作用机制,进而解决铝-硫电池存在的循环稳定性差和动力学缓慢等问题。本项目将为开发高能量密度、低成本铝-硫电池提供理论和实验指导。
英文摘要
Aluminum-sulfur (Al-S) batteries are a new-type electrochemical energy storage system with noticeable advantages including high energy density and low cost. The electrolyte is the key factor determining the electrochemical performance of Al-S batteries, but the reported iminazole salt-based ionic liquid electrolytes suffer from severe drawbacks such as the high cost. In 2018, the applicant attempted and verified the feasibility of AlCl3/acetamide eutectic salt as a promising electrolyte for Al-S batteries, and realized a high discharge capacity of sulfur cathode (>1500mAh/g) and cyclability (500mAh/g after 60 cycles), and further identified the chemical structures of coordination ions. This electrolyte has significant low cost, but still suffer from problems including narrow electrochemical window (≤1.8V vs.Al3+/Al) and poor conductivity (<10-3 Scm-1), which significantly limit the further development of Al-S batteries. In this program, the applicant will systematically carry out the modification studies on the AlCl3/acetamide electrolyte, to optimize the physical/chemical properties of the electrolyte by electrolyte additives, anion displacement, and acetamide derivative group adjustment, to disclose the influencing principles and mechanisms of the modification methods on the structure and characteristics of electrolyte, and to solve the poor cyclability and slow reaction kinetics of Al-S batteries. This program will provide theoretical and practical guidance for the development of high-energy-density and long-cycle Al-S batteries.
本项目聚焦铝-硫电池用低成本共晶溶剂电解液,提出了多种有效的添加剂等设计优化方案,并在此基础上开展了硫复合正极设计、硫阳离子反应拓展及高性能铝-硫电池构筑等研究。主要成果包括: . 1)提出了氟代乙酰胺电解液添加剂等方案,大幅提升了AlCl3/乙酰胺(AcA)电解液的高电压稳定性和离子电导率。基于对电解液离子结构解析及对铝负极界面结构与溶出/沉积电化学的调控研究,系统揭示了不同氟代乙酰胺添加剂和络合位点影响AlCl3/AcA电解液性质的规律与机制。此外,还提出了氟苯、氯氟苯电解液添加剂/稀释剂等新方案。. 2)针对共晶溶剂电解液粘度大、浸润性差、极化大等问题,开发了一系列硫复合正极材料,提升了正极材料和电解液的适配性,从而改善了电池的长循环稳定性,降低了界面电化学极化。在此基础上,深入解析了铝-硫电池电化学产物构型和反应机理。. 3)基于共晶溶剂电解液,在铝-硫电池中激活了新型硫阳离子反应,从而从原理上突破了传统铝-硫电池的比容量和放电电压限制,将放电电压平台从0.6 V提升至1.75 V。进一步解析了硫阳离子反应的电化学产物,并阐述了官能团/修饰膜等调控界面电化学作用机制。. 基于上述研究,在Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Matter, Adv. Mater.等期刊共发表学术论文18篇,其中影响因子>10的论文16篇;申请与本项目相关的发明专利2项;培养已出站博士后1名,培养已毕业博士研究生2名,培养已毕业硕士研究生3名。以上研究深化了铝-硫电池用低成本共晶溶剂电解液设计改性的理论和方案,发展了硫在铝离子电解液之中的电化学反应和机理,为进一步开发性能优异的铝-硫电池及关键材料提供科学指导,将推动新型低成本二次电池的发展。
高能固态锂电池关键材料功能基元序构及性能优化
  • 批准号:
    92263206
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    270.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    尉海军
  • 依托单位:
铝-硫电池用AlCl3/乙酰胺电解液改性研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    64万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    尉海军
  • 依托单位:
锂离子电池用高容量富锂层状氧化物双晶畴结构演化机制研究
  • 批准号:
    U1507107
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    尉海军
  • 依托单位:
新型高性能、低成本Ti基固溶体氧化物电极材料开发与反应机制研究
  • 批准号:
    21503009
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    尉海军
  • 依托单位:
国内基金
海外基金