基于离子液体纳米微粒保护的钴酸锂电池电化学稳定机制的研究

基本信息
批准号:21878268
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:陆盈盈
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨吉祥,范磊,李思远,钱家伟,张魏栋,李林林
关键词:
离子液体纳米微粒锂离子传输机制钴酸锂电化学稳定性阳极材料
结项摘要

Lithium cobalt oxide (LCO) battery has received intensive attentions because of its high energy density and reliable safety. However, its cathode material is expensive and cannot be fully activated, thus the utilization of active materials is low. Aim to develop a lithium battery with both high energy density and cost-effectiveness, firstly, we propose to create ionic liquid-nanoparticles (nano-IL) with tunable structure, physical and chemical properties. Then, the nano-IL is integrated with LCO particles to develop high voltage LCO cathode materials with enhanced capacity, which enables both high energy density and cost-effectiveness. This project mainly focuses on exploring the interacting relationship between LCO particles and nano-IL and the corresponding micromechanism. Furthermore, to enhance the ion transport property and ionic conductivity, two ion transfer pathways between the LCO and the ions are built to improve the ion transfer. One is direct ion transfer pathway based on covalent bonding between the ionic liquid anion and lithium cation, while the other one is mediated ion transfer pathway based on ion solvation structure. Based on this work, the performance of LCO battery under the protection of nano-IL at high voltages can be improved. Our work can provide a potential platform for developing cost-effective and high energy lithium-ion batteries.

钴酸锂(LCO)电池因其能量密度高、安全性能好,近年来备受关注;但其正极材料昂贵且不能完全被活化,因此活性物质利用率低。本项目针对锂电池能量密度与成本难以兼具的问题,首先,构建结构、物化性能可调的离子液体纳米微粒(nano-IL)保护层,进而将保护层与LCO颗粒相整合构建在高电压下能稳定循环的LCO正极材料,使其释放更多能量,从而实现低成本的高能量密度锂电池。本项目将重点针对nano-IL保护层与LCO颗粒相互作用关系及微观机制进行研究。并在此基础上,从nano-IL与LCO颗粒界面的离子传递入手,通过在两者之间构建直接或间接的离子传递途径,从而强化离子传输和导电率,最终实现基于nano-IL保护的LCO电池在高电压下循环性能最优化的目的。该项目的研究结果将为构建具有成本优势的高能量密度锂电池提供一个技术平台和理论支持。

项目摘要

钴酸锂(LCO)电池因其能量密度高、导电性好、安全性能好,近年来备受关注。然而实际应用中,易损的正极表面在深度脱锂状态下出现的副反应严重、氧、钴损失和结构退化等问题,严重限制了其使用寿命。因此,针对上述问题,本项目通过构筑保护层和设计高压稳定的电解液体系两大方面对其进行深入研究。通过冷冻透射电镜、X射线光电子能谱等表征手段针对保护层与LCO颗粒相互作用关系及微观机制进行研究,并在此基础上,从保护层与LCO颗粒界面的离子传递入手,通过在两者之间构建直接或间接的离子传递途径,从而强化离子传输和导电率,提高LCO电池在高电压下的循环稳定性。本项目所设计的石墨/LAF-LCO电池在70次循环后,在材料水平上提供了600 Wh kg−1的高比能量密度,为LCO电池的工业化作出了重要贡献,受到同行的广泛关注,在国际上产生了重要影响。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
4

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
5

2016年夏秋季南极布兰斯菲尔德海峡威氏棘冰鱼脂肪酸组成及其食性指示研究

2016年夏秋季南极布兰斯菲尔德海峡威氏棘冰鱼脂肪酸组成及其食性指示研究

DOI:10.13679/j.jdyj.20190001
发表时间:2020

相似国自然基金

1

室温离子液体介质中纳米微粒的制备与摩擦学行为研究

批准号:20401006
批准年份:2004
负责人:张晟卯
学科分类:B0104
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于单离子径迹纳米核孔的离子液体导电机制研究

批准号:U1732143
批准年份:2017
负责人:谢彦博
学科分类:A3203
资助金额:56.00
项目类别:联合基金项目
3

纳米四氧化三铁-离子液体对水中As(III)的协同电化学传感机制研究

批准号:21475133
批准年份:2014
负责人:黄行九
学科分类:B0402
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
4

基于室温离子液体的电化学氧气传感器研究

批准号:51402065
批准年份:2014
负责人:刘婧媛
学科分类:E0208
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目