课题基金 / 基金详情

新型功能化锂硫电池隔膜增强储能的力-化耦合机理研究

批准号:
12002294
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
许国保
依托单位:
学科分类:
接触、摩擦与表界面力学
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
许国保

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项目成果

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中文摘要
锂硫电池充放电过程中多硫化锂的“穿梭效应”问题严重限制其商业化前景。通过纳米复合材料修饰商业隔膜是解决该问题的重要方法,功能化隔膜的界面结合性能优化及其电传导、多硫化锂吸附/催化-转化三大功能协同增强储能已成为科研工作者亟待解决的关键科学问题。本项目利用零维量子点耦合氮掺杂二维碳复合修饰层中各组分优势和特有的异质结效应,提升功能化隔膜的界面稳定性及吸附/催化-转化多硫化锂的效率。采用鼓包法对新型功能化隔膜不同力-化耦合下界面结合性能进行动态表征,明晰界面结合性质对“穿梭效应”及锂硫电池性能的影响规律。利用原位电化学/拉曼光谱结合第一性原理计算研究新型功能化隔膜与多硫化锂的相互作用,揭示三大功能协同增强多硫化锂吸附/催化-转化的动力学机制。建立功能化隔膜提升锂硫电池整体性能的力学与电化学的内在关联与分析方法,阐明增强储能机制和途径,为高性能锂硫电池的研发提供科学指导和技术支撑。
英文摘要
The commercial development of high energy-density lithium-sulfur batteries is seriously hindered by notorious “shuttle effect” of lithium polysulfides during electrochemical reaction process. It is revealed that the problem can be effectively solved using novel functionalized separator of lithium-sulfur batteries via the modification of nanocomposite. It is highly important, but challenging to design and fabricate novel functionalized separators with excellent interfacial bonding properties and synergistically enhanced three functions of adsorption and catalytic conversion of lithium polysulfide as well as electron conductivity. In this project, we will take advantages of quantum dots with outstanding adsorption/catalytic activity and nitrogen-doped two-dimensional carbon with high conductivity as well as unique heterogeneous interfacial effect among them, thereby constructing novel functionalized separators with excellent interfacial bonding properties and synergistically enhanced three functions. We will investigate interfacial bonding properties under different chemo-mechanical coupling by using bulge observation technology to reveal their influence on the electrochemical performance of the lithium-sulfur batteries. Meanwhile, we will study the interaction between the functionalized separators and lithium polysulfides using the combination techniques of in situ electrochemical/Raman spectroscopy and first-principles calculations, thereby revealing the underlying mechanism for synergistic enhancement of adsorption and catalytic conversion of lithium polysulfide as well as electron conductivity to depress the “shuttle effect”. The intrinsic correlation model of chemo-mechanical coupling as well as analytical method will be established to explain the enhanced performance of lithium-sulfur batteries via novel functionalized separators. Our research is expected to provide scientific and technical guidelines for the development of high-performance lithium-sulfur batteries.
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: 10.1016/j.jallcom.2023.172334
发表时间: 2023-09
期刊: Journal of Alloys and Compounds
影响因子: 6.2
作者: [Zhikai Huang;Zhihao Yan;Dingding Zhu;Xuedong Zhang;Shuaiyu He;Jianyu Huang;Guobao Xu]
通讯作者: Zhikai Huang;Zhihao Yan;Dingding Zhu;Xuedong Zhang;Shuaiyu He;Jianyu Huang;Guobao Xu
Combined high catalytic activity and polysulfide confinement in hierarchical carbon-encapsulated CoSe hollow core-shell spheres for high-performance lithium-sulfur batteries
用于高性能锂硫电池的分级碳封装 CoSe 空心核壳球中的高催化活性和多硫化物限制相结合
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2021.230177
发表时间: 2021
期刊: Journal of Power Sources
影响因子: 9.2
作者: [Li Lun, Xu Guobao, Liu Xiong, Huang Shouji, Wei Xiaolin, Yang Liwen]
通讯作者: Yang Liwen
DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.158110
发表时间: 2021-03
期刊: Journal of Alloys and Compounds
影响因子: 6.2
作者: [Jiayu Zhang;Siwei Wang;Guobao Xu]
通讯作者: Jiayu Zhang;Siwei Wang;Guobao Xu
DOI: 10.1016/j.cej.2022.140972
发表时间: 2023
期刊: Chemical Engineering Journal
影响因子: 15.1
作者: [Jiayu Zhang, Junjie Hu, Xue Li, Li Yang, Liwen Yang, Jianguo Lin, Jianyu Huang, Guobao Xu]
通讯作者: Guobao Xu
8
    硫化物固态锂硫电池正极微结构演变机制研究
    • 批准号:
      2026JJ50488
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2026
    • 负责人:
      许国保
    • 依托单位:
    TMDCs 量子点/氮掺杂二维碳异质结的构筑及其锂硫电池隔膜改性与影响机制研究
    • 批准号:
      2022JJ40435
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      0.0万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      许国保
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金
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    AI项目解读示例

    课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

    AI项目摘要:

    本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

    AI项目思路:

    科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
    前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
    研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
    技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
    关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
    实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

    AI技术路线图

    graph TD
      A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
      B --> C[实验设计与方法学准备]
      C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
      D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
      E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
      F --> G[IFN-β表达水平测定]
      G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
      H --> I[数据收集与分析]
      I --> J[结果解释与科学验证]
      J --> K[研究结论与未来方向]
      K --> L[研究结束]
                              

    AI项目解读