石墨烯基锂离子电池的原位构建及皮米分辨下电极微结构演变的动态表征与机理研究

基本信息
批准号:21243011
项目类别:专项基金项目
资助金额:10.00
负责人:徐峰
学科分类:
依托单位:东南大学
批准年份:2012
结题年份:2013
起止时间:2013-01-01 - 2013-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:唐洁影,万能,吴幸,王斌杰,毕恒昌,孙俊,张义,王裕希
关键词:
石墨烯原位动态表征皮米分辨电极微结构锂离子电池
结项摘要

Exploring the essential microcosmic mechanisms of electrode materials during the charging and discharging in lithium-ion batteries (LIBs) is of great importance for developing next-generation high-performance LIBs. Aiming at the fact that the electrochemical process of lithiation and delithiation in LIBs mainly happens within the anode and cathode, this project combines picometer-resolution Cs-corrected transmission electron microscope (TEM) and in situ manipulation technique to construct the single nanoscale LIB for studying extensively the microstructure and crystal phase evolution of graphene-based and other materials' electrodes. Simultaneously, the dynamic evolution process of electrode microstructure, solid electrolyte interphase (SEI) film, and lithium dendrite during the charging and discharging in LIBs can be inspected in real time as well as dynamic changes in electrode materials' morphology induced by the lithiation and delithiation. In the full use of the sub-angstrom resolution of the Cs-corrected TEM and in situ dynamic manipulation ability, it is possible to have an insight into the electrode microstructure evolution law, SEI film formation mechanism, and the lithium ion transport mode down to atomic level, which could help us solve some key scientific problems existed presently in LIBs. By virtue of the in situ electrical measurement and in situ heating technique, high and low temperature performances and cycle performance of the electrode materials used in LIBs can be evaluated. In addition, other device performance parameters in LIBs can be further optimized. All these provide the potential in developing high-reliability and highly efficient LIBs in the future.

从根本上探寻锂离子电池电极材料充放电的基本微观机制已成为研发新一代高性能锂离子电池的有效途径。本项目基于原位电子显微学技术,针对锂离子电池充放电过程中脱锂、嵌锂的电化学反应发生在电极内部的客观事实,以石墨烯基及其他电极材料微结构演化为研究对象,采用皮米分辨的球差校正透射电子显微镜(TEM)和原位操纵手段实现纳米尺度下的电池原位构建,并结合原位电学测试,开展充放电状态下电极微结构、固体电解质界面(SEI)膜和锂枝晶演化的动态表征。充分利用球差校正TEM的高分辨与原位操纵的本领,从原子尺度层面探索石墨烯基及其他电极材料微结构演变规律和SEI膜成膜机理,明确锂离子传递通道,以解决电池器件中的关键基础科学问题;同时借助于原位电学测试和原位加热方法,开展电极材料高低温特性和循环性能等指标评价,进行电池其他构成要素的优化研究,对提升电池可靠性和研发高效电池具有重要的指导意义。

项目摘要

本项目在透射电镜中对石墨烯及其复合材料作为锂离子电极材料进行电学性能研究。首先,采用原位化学合成方法,制备高质量石墨烯-纳米金属颗粒(Ag-石墨烯纳米复合电极、Co3O4-石墨烯纳米复合电极等)复合材料电极,将此电极材料用作负极材料和正极材料,研究其充电过程中嵌锂时电极结构的晶体结构变化和脱锂时对电极结构的破化作用。其次,基于原位透射电子显微学技术,针对锂离子电池充放电过程中脱锂、嵌锂的电化学反应发生在电极内部的客观事实,以石墨烯基及其他电极材料微结构演化为研究对象,采用透射电子显微镜(TEM)和原位操纵手段实现纳米尺度下的电池原位构建,并结合原位电学测试,开展充放电状态下电极微结构演化的动态表征。最后,建立石墨烯基锂离子电池的原位构建及皮米分辨下电极微结构演变的动态表征的微纳平台,构建新型的高精度纳米加工、原位性能测试与结构表征的多功能一体化的研究平台,为研发具有自主知识产权的透射电镜原位操作设备积累经验。

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

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
2

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
3

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
4

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

当归补血汤促进异体移植的肌卫星细胞存活

DOI:
发表时间:2016
5

圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须及产卵器感器超微结构观察

圆柏大痣小蜂雌成虫触角、下颚须及产卵器感器超微结构观察

DOI:10.3969/j.issn.1674-0858.2020.04.30
发表时间:2020

徐峰的其他基金

批准号:71101067
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21606049
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:81571934
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81100147
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41475120
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:30871130
批准年份:2008
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:21302102
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:21072124
批准年份:2010
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:11372243
批准年份:2013
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
批准号:61108076
批准年份:2011
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81370176
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:11804213
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:51372039
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:20872085
批准年份:2008
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:11471064
批准年份:2014
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:21172138
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:20942402
批准年份:2009
资助金额:5.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81770008
批准年份:2017
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:61574034
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:81570004
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61106055
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:21572123
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:91646123
批准年份:2016
资助金额:43.00
项目类别:重大研究计划
批准号:11774051
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30500229
批准年份:2005
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873950
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11871150
批准年份:2018
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:11604054
批准年份:2016
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81702587
批准年份:2017
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

皮米分辨下石墨烯基锂离子电池电极微结构演化的原位动态表征与嵌/脱锂机制研究

批准号:51372039
批准年份:2013
负责人:徐峰
学科分类:E0203
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
2

金属-石墨烯接触的原位构建及原子分辨界面微结构与电学特性研究

批准号:61370042
批准年份:2013
负责人:万能
学科分类:F0401
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
3

钒电池电极用石墨烯基新型复合材料的构建及其机理研究

批准号:51772093
批准年份:2017
负责人:吴雄伟
学科分类:E0203
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

可用于锂离子电池的石墨烯基纳米复合物电极材料合成及性能调控研究

批准号:21271112
批准年份:2012
负责人:曹化强
学科分类:B0104
资助金额:80.00
项目类别:面上项目