全固态锂离子电池固-固界面交互作用机制的研究

基本信息
批准号:21603272
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:张辉
学科分类:
依托单位:中国空间技术研究院
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张策,张光,郝诗梦,郝国建,桂万元,王鑫,孙大洋
关键词:
全固态电解质界面相互作用固界面电化学动力学锂离子电池
结项摘要

All-solid-state Li-ion battery has become an important research focus in the fields of electrochemical power sources due to high safety, high energy density and wide operating temperature. With the occurrence of solid electrolyte possessing highly ionic conductivity, the key to develop all-solid-state Li-ion batteries is to understand the interactions and mitigate Li-ion transfer obstacles at the solid-solid interfaces between electrolyte and electrode. This project will form Li-O-containing compounds on the surface of Li10GeP2S12 electrolyte grains, considering pure ionic conduction of the Li-O-containing compounds, small difference of chemical potential between the compounds and high-voltage cathodes as well as mixed anion effect. Better insights into the role of the electrolyte modification are therefore needed to elucidate in the interface interactions of Li10GeP2S12 electrolyte/high-voltage cathode and Li10GeP2S12 electrolyte/low-voltage anode. Li-ion transport thermodynamics at the interface of modified Li10GeP2S12 electrolyte/electrodes will be analyzed. Also, this project will propose the decisive mechanisms of the interface interactions that govern the performance degradation of the batteries containing modified Li10GeP2S12 electrolyte during their charge-discharge cycles. From a scientific point of view, these researches would enrich the interfacial interactions of the solid-solid contacts in all-solid-state batteries as well as the effect of the interactions on the electrochemical performance of the batteries. In the meanwhile, surface design and interface control of the Li10GeP2S12-like solid electrolytes would be directed. Consequently, it is of great signification in offering key theoretical understanding and experimental evidence from this project for technology progress and future applications of all-solid-state rechargeable Li-ion batteries.

全固态锂离子电池具有安全性高、比能量大、工作温度区间广等优势,是化学电源领域的研究热点。随着高离子电导率固态电解质的成功研制,电解质与电极固-固界面的物质相互作用及锂离子传输障碍成为制约全固态锂离子电池发展的关键。本项目拟在Li10GeP2S12电解质表面形成纯离子导电、相近于高电位正极化学势和混合阴离子效应的含锂氧化合物,探索电解质表面改性对Li10GeP2S12/高电位正极和Li10GeP2S12/低电位负极的界面交互作用的影响,分析改性Li10GeP2S12电解质/正负电极固-固界面的锂离子传导热动力学,并在充放电过程中得出影响电池性能衰减的固-固界面交互作用的决定因素。这既丰富全固态电池固-固界面交互作用及其对电池电化学性能影响机制的理论,又能指导Li10GeP2S12类硫化物固体电解质的表面设计和相关的界面控制,为实现全固态锂离子电池技术进步和未来应用提供有力的理论和实验依据。

项目摘要

Li10GeP2S12(LGPS)硫化物固态电解质的离子电导率可以与液态电解质的相媲美,为其全固态锂离子电池的成功研制带来了希望,目前亟待解决的问题是LGPS硫化物固态电解质与电极固-固界面的物质相互作用及锂离子传输障碍。本项目首先利用阴离子掺杂构筑了一系列改性LGPS材料,建立改性LGPS材料的微观结构、化学成分、锂离子电导率、导锂活化能等理化性质的相互联系,发现Li3PO4掺杂阻碍了锂离子在LGPS固态电解质中的传导,而LiBr掺杂由于相对较大的Br-部分取代S2-而有益于锂离子的传导,同时在改性LGPS中形成了硫银锗矿Li6PS5Br新相,这可能能够提高LGPS相关的界面稳定性;然后针对改性Li10GeP2S12固态电解质与高电位正极、低电位负极之间组建的新型固-固界面,发现将LiBr添加到LGPS中,可以很好地提高LGPS与、NCA 正极、Li-In负极之间的界面锂离子传导动力学,并明显提高LGPS与Li金属的化学相容性;最后利用高电位正极、改性Li10GeP2S12固态电解质、低电位负极,构建新型全固态电池,结果表明,NCA/改性LGPS /Li-In全固态电池在室温充放电循环100次后表现出良好的循环稳定性,容量保持率高达73.2%,这些研究为获取高能量密度、高电压及长寿命等优异性能的全固态电池打下良好基础。

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

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

敏感性水利工程社会稳定风险演化SD模型

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2021.04.003
发表时间:2021
3

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

地震作用下岩羊村滑坡稳定性与失稳机制研究

DOI:10.16285/j.rsm.2019.1374
发表时间:2020
4

粉末冶金铝合金烧结致密化过程

粉末冶金铝合金烧结致密化过程

DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2018.09.008
发表时间:2018
5

耗散粒子动力学中固壁模型对纳米颗粒 吸附模拟的影响

耗散粒子动力学中固壁模型对纳米颗粒 吸附模拟的影响

DOI:DOI: 10.3969/j.issn.1007-2861.2013.07.039
发表时间:2014

张辉的其他基金

批准号:81373518
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:81172272
批准年份:2011
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:81001167
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:91646201
批准年份:2016
资助金额:240.00
项目类别:重大研究计划
批准号:40273030
批准年份:2002
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31000818
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11705260
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41173088
批准年份:2011
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31560469
批准年份:2015
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11003010
批准年份:2010
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41774175
批准年份:2017
资助金额:69.00
项目类别:面上项目
批准号:40673052
批准年份:2006
资助金额:39.00
项目类别:面上项目
批准号:31871223
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:51871200
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:31401337
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:49903002
批准年份:1999
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:49373190
批准年份:1993
资助金额:7.00
项目类别:面上项目
批准号:81300468
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61105007
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51202270
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1864201
批准年份:2018
资助金额:205.00
项目类别:联合基金项目
批准号:10926134
批准年份:2009
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:71602194
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50571071
批准年份:2005
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:50802086
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:51873169
批准年份:2018
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:40973059
批准年份:2009
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:51574262
批准年份:2015
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:51877175
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61572257
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:70833003
批准年份:2008
资助金额:115.00
项目类别:重点项目
批准号:81771824
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21406184
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81270029
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11705149
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30270707
批准年份:2002
资助金额:17.00
项目类别:面上项目
批准号:31770469
批准年份:2017
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:91724101
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:重大研究计划
批准号:51372222
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:71672053
批准年份:2016
资助金额:43.00
项目类别:面上项目
批准号:41703134
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:31860691
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11204087
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11004099
批准年份:2010
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51605237
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51774304
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11672135
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61403252
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51803024
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20571059
批准年份:2005
资助金额:22.00
项目类别:面上项目
批准号:31000221
批准年份:2010
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81773979
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:21577156
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:39570572
批准年份:1995
资助金额:8.50
项目类别:面上项目
批准号:69302003
批准年份:1993
资助金额:5.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81471652
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51474014
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:31101291
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30860148
批准年份:2008
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61401046
批准年份:2014
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41073051
批准年份:2010
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:31871474
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:91024032
批准年份:2010
资助金额:900.00
项目类别:重大研究计划
批准号:49863001
批准年份:1998
资助金额:9.50
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41274171
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51508169
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81730060
批准年份:2017
资助金额:295.00
项目类别:重点项目
批准号:31501172
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400357
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51107149
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81073048
批准年份:2010
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51705400
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:30460069
批准年份:2004
资助金额:20.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11202102
批准年份:2012
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11274169
批准年份:2012
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:30901480
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:U1504803
批准年份:2015
资助金额:27.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51874127
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:30972620
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:30901518
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11673011
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:31001046
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41572329
批准年份:2015
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51174220
批准年份:2011
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:31460650
批准年份:2014
资助金额:52.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81300401
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61705046
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:31700632
批准年份:2017
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10871028
批准年份:2008
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:51674111
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:11874110
批准年份:2018
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31060033
批准年份:2010
资助金额:28.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31471622
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51071042
批准年份:2010
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
批准号:51303157
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11471046
批准年份:2014
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:51277150
批准年份:2012
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:41372104
批准年份:2013
资助金额:104.00
项目类别:面上项目
批准号:31671955
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:61602018
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10401008
批准年份:2004
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41506134
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30060046
批准年份:2000
资助金额:19.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:50977078
批准年份:2009
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:21207146
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61201121
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41406136
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31772013
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:39460035
批准年份:1994
资助金额:5.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21061004
批准年份:2010
资助金额:22.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41304048
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

固-固界面结构预测方法及应用

批准号:11774127
批准年份:2017
负责人:王彦超
学科分类:A2003
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
2

高性能石墨烯基新型热界面材料的固_固界面传热特性及其调控方法研究

批准号:51506033
批准年份:2015
负责人:张平
学科分类:E0603
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
3

砷和苯并(a)芘在沉积物固-液界面的化学-微生物交互作用机制研究

批准号:41773136
批准年份:2017
负责人:臧淑艳
学科分类:D0707
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
4

基于电荷转移的跨尺度固-固界面摩擦电效应机理研究

批准号:51875343
批准年份:2018
负责人:张执南
学科分类:E0505
资助金额:60.00
项目类别:面上项目