钠硫电池硫极Al集流体表面Cr2AlC MAX相/Cr3C2多层复合涂层的 制备与高温性能

基本信息
批准号:51771034
项目类别:面上项目
资助金额:57.00
负责人:任延杰
学科分类:
依托单位:长沙理工大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:何建军,宋刘斌,Xiaobo Chen,肖波,戴硕威,彭玉宬
关键词:
Al集流体Cr2AlC高温腐蚀钠硫电池MAX相/Cr3C2多层复合涂层
结项摘要

Sodium-sulfur battery is a grid storage technology with great application prospect. The attack of the aggressive medium in the battery on Al current collectors reduces the safety and cyclic life of the battery and limits its commercialization. An effective way to solve this issue is protect the current collector with the corrosion resistant and conductive coatings. In this project, the magnetron sputtering technique will be employed to deposit the Cr2AlC MAX phase/Cr3C2 multilayer coatings on Al current collectors. The influence of the deposition parameters on the microstructures, high temperature performances of the coatings would be studied to ascertain the microstructures of a corrosion resistant and conductive multilayer coating, aiming to understand the growth mechanism of the multilayer coatings. Furthermore, the microstructure evolution of the multilayer coatings in the molten polysulfide will be clarified. The corrosion behaviour and area specific resistance of the coatings would be investigated, in an attempt to illuminate the mechanism of corrosion and conductivity at high temperature. The research will provide theory foundation for the corrosion resistant and conductive coatings on Al current collectors and will be of great significance to the development and application sodium sulfur batteries.

钠硫电池是目前极具应用前景的电网储能技术。硫极Al集流体在电池电解质中的高温腐蚀降低了钠硫电池的安全性及循环寿命,限制其规模化应用。施加抗高温腐蚀、导电涂层是解决这一问题的有效途径。本项目拟采用磁控溅射方法在钠硫电池Al集流体表面沉积耐蚀、导电Cr2AlC MAX相/Cr3C2多层复合涂层,系统研究磁控溅射参数对于涂层微观结构、高温腐蚀性能及导电性能的影响规律,明晰具有优异的高温性能的多层复合涂层及界面微观组织特征,探明涂层的生长机制,阐明Cr2AlC MAX相/Cr3C2多层复合涂层在熔融多硫化钠中的微观结构演变机制,研究其高温腐蚀行为及面比电阻,揭示涂层的高温腐蚀及导电机理。本项目为开发硫极Al集流体用耐蚀、导电涂层的研发提供理论基础,对于推动钠硫电池发展及应用具有重要意义。

项目摘要

钠硫电池金属集流体的高温腐蚀是降低钠硫电池安全性的主要因素。在金属集流体表面施加耐蚀导电涂层是解决这一问题的有效途径。本项目研究了金属集流体在多硫化钠中的高温腐蚀性能,采用磁控溅射工艺在金属集流体材料表面制备Cr3C2及Cr2AlC MAX相涂层,研究了磁控溅射工艺参数对于Cr3C2及Cr2AlC MAX相涂层表/界面微观结构、高温腐蚀性能及导电性能的影响规律,探明其生长机制。在此基础上,设计并制备了Cr2AlC MAX相/Cr3C2交替多层复合涂层体系,探索了其在熔融多硫化钠中的高温腐蚀性能。基于第一性原理计算方法,探索了氧及硫吸附对于Cr2AlC MAX 相涂层表面特性的影响,为Cr2AlC MAX 相的高温腐蚀机制提供理论指导。上述工作为开发钠硫电池集流体用耐蚀导电涂层表面防护提供了理论研究依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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