锂硫电池中硫/碳复合材料退化机理的质谱学研究

基本信息
批准号:51472261
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:钱荣
学科分类:
依托单位:中国科学院上海硅酸盐研究所
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:靳俊,马国强,郑文平,宛刚,谷穗
关键词:
锂硫电池研究退化机理质谱学硫/碳复合材料
结项摘要

Lithium sulfur battery is a kind of green battery with highest specific-energy density, low cost and environment friendliness. But poor cycling performance caused by degradation or dissolution reactions has restrained the development and application. In the present project, many kinds of sulfur/carbon composite materials will be prepared and used for the systematic studies of degradation mechanism. The project details include: (1) Many mixtures of sulfur/carbon composite materials, and adhesive, electric agents, electrolyte and so on will be prepared and optimized previously; (2) In different conditions, on-line GD-MS, GC-MS and ESI-MS will be applied to study the thermal behavior, decomposition, oxidation reactions, then the possible reactive intermediates and mechanism can be predicted according to the results and typical theory; (3) The on-line analysis and coupled mass spectrometry technique will be deeply used to monitor the gas phase and liquid compounds, and isolate, capture and characterize the reactive intermediates, which can help to clarify the predicted mechanism; (4) Finally, the degeneration mechanism and regularity of sulfur/carbon composite materials will be proposed, and the main factors caused the degradation of sulfur/carbon composite materials will be probed. Moreover, the feasible pathway will be proposed to improve or inhibit the degradation of sulfur/carbon composite as cathode for lithium sulfur batteries. The present studies will be hoped to provide the important information for the improvement of sulfur/carbon composite materials and cycling performance of lithium sulfur batteries.

锂硫电池是一种具有高比能量、成本低廉、环境友好等优点的"绿色电池",但其电极材料退化、容量衰减等因素导致循环性能差进而制约了大规模推广使用。本项目拟以锂硫二次电池中硫/碳复合材料为研究对象,系统研究硫/碳复合材料在多种气氛条件下的退化机理。研究计划包括:(1)制备并优化硫/碳复合材料,以及与导电剂、粘结剂、电解液、负极等多种组合体系;(2)在多种气氛下,运用GD-MS、在线(on-line)GC-MS方法、ESI-MS初步研究不同体系中硫/碳复合材料退化过程中可能的热力学行为、分解、氧化等反应,依据经典理论推测可能的反应中间体及历程;(3)在线分析与联用质谱技术全面、深入监控气相及液相组分,分离、捕捉并表征活泼中间体及产物,验证、阐释反应机理;(4)揭示材料退化机理及规律,探讨引起退化的主导因素,提出抑制退化的有效途径,为硫/碳复合材料的改进以及锂硫电池的容量及循环性能提高提供科学依据。

项目摘要

锂硫电池的电极退化是导致其容量快速衰减、制约其广泛应用的一个重要因素。本项目中以锂硫二次电池中硫/碳复合材料为研究对象,系统研究并阐明硫/碳复合材料在液相、气相等条件下的退化机理,同时揭示电极的退化与电解质有着较大关联,通过对电解质的持续优化,提高电池的循环性能。具体内容包括:(1) 制备并优化硫/碳复合材料,以及与导电剂、粘结剂、电解液、负极等多种组合电池体系;(2) 运用液相色谱质谱 (ESI-MS) 捕捉并表征了不同体系中硫/碳复合材料退化过程中多硫化合物以及多硫与电解质的络合物, 验证、阐释退化过程与反应机理;(3) 发展在线萃取衍生化的方法,结合气相色谱质谱 (GC-MS) 表征不同体系中硫/碳复合材料退化过程中多硫化合物以及多硫与固态电解质的络合物;(4) 揭示电极的退化与电解质有着较大关联,通过单一电解质、复合共溶电解质以及半固态电解质的优化设计,来降低电解质对电极退化的影响,MS方法连续监控结果表明复合共溶电解质以及半固态电解质在可以解决穿梭问题、降低甚至抑制电极的退化,有效提高电池的循环性能。研究工作为硫/碳复合材料的改进以及锂硫电池的容量及循环性能提高提供科学依据。

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

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

论大数据环境对情报学发展的影响

论大数据环境对情报学发展的影响

DOI:
发表时间:2017
4

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
5

中国参与全球价值链的环境效应分析

中国参与全球价值链的环境效应分析

DOI:10.12062/cpre.20181019
发表时间:2019

钱荣的其他基金

批准号:21102157
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21775156
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

球形核壳异质结构硫碳复合材料的设计及其在锂硫电池中的应用

批准号:51402330
批准年份:2014
负责人:靳俊
学科分类:E0205
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

硫/硫化物/碳复合材料的制备及其固硫机制、储锂性能研究

批准号:21671183
批准年份:2016
负责人:朱永春
学科分类:B0502
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
3

基于金属-杂原子多重掺杂生物质多孔碳的构筑及其在锂硫电池中的固硫机制研究

批准号:21808053
批准年份:2018
负责人:钟美娥
学科分类:B0816
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于碳纳米管的含硫聚合物复合材料制备及在锂硫电池中的应用

批准号:21404108
批准年份:2014
负责人:李国兴
学科分类:B0109
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目