Development of new rechargeable batteries with superconcentrated electrolytes
Development of new rechargeable batteries with superconcentrated electrolytes
批准号:
16F16051
负责人:
山田 淳夫
金额:
$1.47万
依托单位:
依托单位国家:
日本
项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份:
2016
资助国家:
日本
项目状态:
已结题
起止时间:
2016-04-22 至 2018-03-31
中文摘要
严重的安全问题目前正在阻碍锂/钠电池的大规模使用。传统的电解质是高度易燃和易挥发的,这可能导致灾难性的火灾或爆炸。在电解质中引入阻燃溶剂的努力通常会导致电池性能下降,因为这些溶剂不能适当地钝化碳质阳极。我们提出了一种盐浓电解质设计,通过在阳极上形成坚固的无机钝化膜来解决这一难题。我们证明了一种使用盐和一种流行的阻燃溶剂(磷酸三甲基)的浓缩电解质,在没有任何添加剂或软粘合剂的情况下,实现了硬碳和石墨阳极的稳定充放电循环,循环次数超过1000次(超过一年),降解可以忽略;这一性能与传统的可燃碳酸盐电解质相当或优于。浓缩电解液不同寻常的钝化特性及其灭火特性有助于开发安全耐用的电池,并为开发更高能量密度的电池打开了限制。此外,我们发现这种浓缩的电解质有可能使电池在-20到100°C的范围内工作。
英文摘要
Severe safety concerns are currently impeding the large-scale employment of lithium/sodium batteries. Conventional electrolytes are highly flammable and volatile, which may cause catastrophic fires or explosions. Efforts to introduce flame-retardant solvents into the electrolytes have generally resulted in compromised battery performance because those solvents do not suitably passivate carbonaceous anodes. We propose a salt-concentrated electrolyte design to resolve this dilemma via the formation of a robust inorganic passivation film on the anode. We demonstrated that a concentrated electrolyte using a salt and a popular flame-retardant solvent (trimethyl phosphate), without any additives or soft binders, realized stable charge-discharge cycling of both hard carbon and graphite anodes for more than 1000 cycles (over one year) with negligible degradation; this performance is comparable or superior to that of conventional flammable carbonate electrolytes. The unusual passivation character of the concentrated electrolyte coupled with its fire-extinguishing property contributes to developing safe and long-lasting batteries, and unlocking the limit toward development of much higher energy-density batteries. Moreover, we found that this concentrated electrolyte potentially enables the battery operation from -20 to 100 °C.
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高濃度電解液を用いた5V級リチウムイオン電池
采用高浓度电解液的5V级锂离子电池
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
影响因子:
--
作者:
[袖山慶太郎, 山田裕貴, 山田淳夫, 館山佳尚]
通讯作者:
館山佳尚
DOI:
10.1038/s41560-017-0033-8
发表时间:
2018-01-01
期刊:
NATURE ENERGY
影响因子:
56.7
作者:
[Wang, Jianhui, Yamada, Yuki, Yamada, Atsuo]
通讯作者:
Yamada, Atsuo
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
影响因子:
--
作者:
[Jianhui Wang, Yuki Yamada, Keitaro Sodeyama, Ching Hua Chiang, Yoshitaka Tateyama, Atuso Yamada]
通讯作者:
Atuso Yamada
二次電池用消化性電解液、及び当該電解液を含む二次電池
用于二次电池的可消化电解质以及含有该电解质的二次电池
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
影响因子:
--
作者:
[]
通讯作者:
DOI:
10.1021/acsami.7b08414
发表时间:
2017-10-04
期刊:
ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子:
9.5
作者:
[Takada, Koji, Yamada, Yuki, Yamada, Atsuo]
通讯作者:
Yamada, Atsuo
Exploration of fluorine-free electrolytes with superior functions
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批准号:22KF0115
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.86万
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财政年份:2023
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
リチウムイオン電池の広域温度動作に向けた電解液設計
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批准号:23KF0021
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.54万
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财政年份:2023
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
リチウム金属二次電池に向けた難燃性電解液の開発
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批准号:21F21335
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.47万
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财政年份:2021
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
Exploration of Ultra-High Voltage Cathodes for Rechargeable Batteries
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批准号:20F20038
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.47万
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财政年份:2020
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
Innovative energy storage materials based on the peculiar functions realized by isolated molecules/orbitals.
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批准号:20H05673
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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资助金额:$125.72万
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财政年份:2020
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
Synthesis of Fire-Extinguishing High-Voltage Electrolytes for Safe Batteries
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批准号:18F18332
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.41万
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财政年份:2018
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
Exotic electrochemical properties of layered compounds with in-plane ordering structure
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批准号:17F17046
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.47万
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财政年份:2017
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
Materials development toward higher-voltage energy storage devices
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批准号:17F17349
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.47万
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财政年份:2017
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
新規ナトリウム含有硫酸塩の探索と機能開拓
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批准号:15K13799
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项目类别:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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资助金额:$2.5万
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财政年份:2015
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
核生成成長機構に基づく新奇な高速電極反応
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批准号:23245042
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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资助金额:$32.28万
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财政年份:2011
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
新規合成法によるリチウム電池材料の探索と高機能化
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批准号:10F00354
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项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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资助金额:$1.54万
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财政年份:2010
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
新規リチウム金属窒化物の探索と機能開拓
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批准号:19655074
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项目类别:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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资助金额:$2.18万
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财政年份:2007
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
電解質-電極ヘテロエピタキシャル系による新規SOFC素子構造の構築
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批准号:19017007
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项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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资助金额:$3.07万
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财政年份:2007
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
可逆分解性水素吸蔵材料の反応機構解明と物質探索
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批准号:16655086
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项目类别:Grant-in-Aid for Exploratory Research
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资助金额:$2.3万
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财政年份:2004
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
肝性脳症における局所脳活動状態の検討と機能障害部位に対する治療薬の効果
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批准号:63770538
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项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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资助金额:$0.51万
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财政年份:1988
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
脳内ドパミン作働性ニューロン活動を指標とした肝性脳症に対する薬物治療効果の検討
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批准号:61770558
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项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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资助金额:$0.51万
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财政年份:1986
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
脳内ドパミン作動性ニューロン活動を指標とした肝性脳症及びその薬物治療効果の検討
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批准号:59770554
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项目类别:Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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资助金额:$0.51万
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财政年份:1984
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负责人:山田 淳夫
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依托单位:
海外基金