高效长寿命锂空气电池锂基负极的制备及界面电化学研究

基本信息
批准号:21403107
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:何平
学科分类:
依托单位:南京大学
批准年份:2014
结题年份:2017
起止时间:2015-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:童圣富,林子夏,张雪萍,蒋颉,杨思勰,刘一杰,李翔,叶竞
关键词:
金属锂锂空气电池富锂合金负极材料电化学性能
结项摘要

Lithium-air battery caused much attention as one of the most promising power sources that can be utilized in various areas due to its advantages, such as high energy density, low-cost and environmental friendly, etc. The specific capacity, energy efficiency, safety, and cycle performance of lithium-air battery are largely dependent on the lithium-based anode which requires the properties of large capacity and low (dis)charging potential. The objective of this proposal is to enhance the stability and coulombic efficiency of lithium-air battery, based on clarifying the mechanism of reactions occurred at lithium/electrolyte interface, especially decomposition and inhabitation of lithium dendrites in oxygen and dry air atmosphere. Besides, it is practicable to solve/reduce the volumetric effect through optimizing the lithium-rich alloys synthesized by lithium chemical pre-doping. The effects of components, concentration, the oxygen solubility of electrolyte and additive agent, as well as that of the components of air, on the lithium-rich alloy electrode/electrolyte interfacial reactions will be systematically studied in this project. The model of lithium-air battery with improved cycling life, efficiency, and energy density will be developed with the optimized anode/electrolyte system. The achievements of these studies will definitely promote the performance of lithium-air battery and pave the way for its final applications.

锂空气电池以其能量密度高、成本低和对环境友好等优势受到广泛关注。大容量、低电位锂基负极是锂空气电池高比能量的重要来源,同时也对该体系储能效率、安全性和循环稳定性起重要影响。本项目从研究锂空气电池条件下金属锂和电解液界面反应机理入手,探明氧气及干燥空气气氛下金属锂枝晶生长、抑制以及溶解析出反应效率问题,探寻提高金属锂稳定性和库伦效率的方法;另一方面,创新地利用化学预嵌锂方法制备多种富锂合金负极,以解决锂空气电池中金属锂负极的体积效应强、库伦效率低的问题。利用一系列电化学手段研究富锂合金和电解液界面反应规律,分析电解液组成成分、浓度、氧溶解度和添加剂等对界面反应的影响,同时考察空气环境中其他成分在负极表面的作用机制。利用优化好的负极/电解液体系制备软包装锂空气电池原型,显著提升锂空气电池的储能效率、循环寿命和实际能量密度。本项目的实施将为锂空气电池实用化打下坚实的研究基础。

项目摘要

本项目主要关注于锂空气电池锂基合金的制备方法,电化学特性及其与电解质相容性研究。项目实施过程中设计与制备了一系列相应的正极材料:包括纳米钌修饰的三维多阶孔道石墨烯气凝胶,单晶氧化镍,碳化菌丝自支撑正极,铂碳催化正极,纳米多层氧化铁/石墨烯复合材料。利用气氛保护机械球磨方法制备锂硅合金负极来提高负极循环效率和安全性。利用相关原位电化学方法研究空气中O2气氛下的电极电化学行为。我们发现在O2气氛下,金属锂充放电的库伦效率高达99.5%以上,循环寿命超过1000圈。通过界面表征得知金属锂在氧气气氛下表面产生氧化物和磺酸盐组成的SEI膜。设计和优化金属锂负极/固体电解质界面。在LAGP表面溅射一层纳米锗薄膜,一方面抑制四价锗的还原,提高锂/固体电解质界面稳定性,另一方面使得电解质和金属锂接触更紧密,减小金属锂/固体电解质的界面阻抗。项目研究期间在Energ Environ Sci, Advanced Energy Materials, Energy Storage Materials等国际著名期刊上发表SCI论文共计28篇(论文清单另附)。申请发明专利2项。培养研究生12名。该项目的顺利完成为锂空气电池实用化提供了坚实的理论基础。

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

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
2

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
3

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
4

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

特斯拉涡轮机运行性能研究综述

DOI:10.16507/j.issn.1006-6055.2021.09.006
发表时间:2021
5

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

栓接U肋钢箱梁考虑对接偏差的疲劳性能及改进方法研究

DOI:10.3969/j.issn.1002-0268.2020.03.007
发表时间:2020

何平的其他基金

批准号:81471908
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:30070080
批准年份:2000
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:11273013
批准年份:2012
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:39270058
批准年份:1992
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
批准号:71041015
批准年份:2010
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:39670599
批准年份:1996
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:21673116
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:71172005
批准年份:2011
资助金额:41.00
项目类别:面上项目
批准号:50778012
批准年份:2007
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:70841023
批准年份:2008
资助金额:8.00
项目类别:专项基金项目
批准号:31371175
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51606115
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71874005
批准年份:2018
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:71041017
批准年份:2010
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:71573268
批准年份:2015
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:30800391
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71571159
批准年份:2015
资助金额:49.30
项目类别:面上项目
批准号:81470027
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:10545002
批准年份:2005
资助金额:8.00
项目类别:专项基金项目
批准号:30900599
批准年份:2009
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11705122
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41704005
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71001094
批准年份:2010
资助金额:17.70
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30970125
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

锂空气电池金属锂负极“双功能”SEI膜的可控构筑及界面电化学研究

批准号:51802152
批准年份:2018
负责人:廖开明
学科分类:E0208
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

非水溶剂锂-空气电池中高性能金属锂负极的研究

批准号:21605136
批准年份:2016
负责人:王佳伟
学科分类:B0402
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

锂硫电池用可跟踪修复式锂负极界面设计及其电化学行为研究

批准号:51802300
批准年份:2018
负责人:马国强
学科分类:E0208
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
4

锂/硫电池用金属锂负极的表面修饰及电化学性能研究

批准号:21573114
批准年份:2015
负责人:高学平
学科分类:B0905
资助金额:66.00
项目类别:面上项目