锂空气电池用过渡金属硫化物催化剂的研究

基本信息
批准号:21776176
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:原鲜霞
学科分类:
依托单位:上海交通大学
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:张世明,朱金辉,徐进,侯晓彦,李姝玲
关键词:
金属空气电池过渡金属硫化物阴极材料锂空电池电催化剂
结项摘要

Cathode catalyst plays important role on the performance of Li-air batteries, and transition metal oxides are the mostly studied catalysts. As an element in the same group as oxygen, sulfur has closely similar electron structure to oxygen, their transition metal compounds have similar properties. Thus, the transition metal sulfides have attracted much attention in recent years in the field of electrochemical energy storage and conversion systems. However, its application in Li-air batteries as cathode catalyst is only at the beginning stage, its actual catalytic performance and the mechanism is unknown. In this project, transition metal sulfides will be systematically investigated as cathode catalyst of Li-air batteries in three groups of layered graphene-like sulfides, spinel sulfides and non-layered/spinel sulfides, the co-relationship of preparation-microstructure-performance as well as the oxygen electrochemistry will be analyzed and understood in depth. Then, the solid-solid hybrid catalysts of layered graphene-like sulfides/non-layered sulfides and the solid-liquid hybrid of transition metal sulfides/lithium multi-sulfur compounds in solution will be studied in sequence to further improve the catalytic performance. With these studies, the actual catalytic mechanism of transition metal sulfides as cathode catalysts of Li-air batteries will be elucidated and the best strategy for fabricating high performance catalyst based on transition metal sulfides will be proposed.

阴极催化剂是制约锂空气电池性能的关键因素,目前研究最多的锂空气电池阴极催化剂是过渡金属氧化物。硫与氧属于同族元素,两者有着相似的外围电子结构,其过渡金属化合物与过渡金属氧化物有许多相似的性质,近年来逐渐引起电化学工作者的广泛关注。但是,过渡金属硫化物在锂空气电池中作为催化剂的应用研究才刚刚起步,文献资料非常有限,学术界对其性能及其影响因素和作用机理知之甚少。本项目拟以锂空气电池阴极用过渡金属硫化物催化剂为研究对象,分别对层状结构的类石墨烯硫化物、尖晶石结构硫化物和非层状/尖晶石结构硫化物的制备-微结构-催化性能之间的构效关系进行研究,阐明其锂空气电池氧电极电化学作用机理;并进一步通过薄层低维纳米层状过渡金属硫化物/非层状结构硫化物的固固复合和过渡金属硫化物/多硫化锂溶液的固液复合提升催化剂的性能,正确理解其构效关系和作用机理,提出构建高性能锂空气电池用过渡金属硫化物催化剂的最佳方案。

项目摘要

锂空气电池作为一种以金属锂为负极材料、空气中的氧气为正极材料的新型电池体系,其理论能量密度高达3458 Wh/kg,远高于日本新能源产业技术研究机构设定的二次电池完全替代内燃机的目标(500 Wh/kg),再加上空气中的氧气资源丰富、获取价格低廉,从而使锂空气电池被认为是极具前景的下一代低成本、高能量二次电池新体系,近年来国际学术界对其进行了广泛的关注的大量的研究。但是,锂空气电池目前的实际工作性能离实用要求尚有较大的差距。在众多制约锂空气电池性能的因素中,阴极催化剂是关键之一。本项目考虑到硫元素相对于氧元素所具有的低电负性、大原子半径等特点,以过渡金属硫化物为研究对象,分别对层状结构的类石墨烯硫化物、尖晶石结构硫化物、其他结构硫化物及多功能复合硫化物的制备-微结构-催化性能之间的构效关系进行大量的研究工作,通过实验测试和密度泛函理论计算相结合阐明其锂空气电池氧电极电化学作用机理,提出构建高性能锂空气电池用过渡金属硫化物催化剂的新思路和有效途径。

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

中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料LaBiMn_2O_6-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)的制备与电化学性质

中温固体氧化物燃料电池复合阴极材料LaBiMn_2O_6-Sm_(0.2)Ce_(0.8)O_(1.9)的制备与电化学性质

DOI:10.11862/CJIC.2019.081
发表时间:2019
2

近红外光响应液晶弹性体

近红外光响应液晶弹性体

DOI:10.7536/pc200335
发表时间:2020
3

SUMO特异性蛋白酶3通过调控巨噬细胞极化促进磷酸钙诱导的小鼠腹主动脉瘤形成

SUMO特异性蛋白酶3通过调控巨噬细胞极化促进磷酸钙诱导的小鼠腹主动脉瘤形成

DOI:10.3969/j.issn.1000-4718.2020.05.001
发表时间:2020
4

泛"胡焕庸线"过渡带的地学认知与国土空间开发利用保护策略建构

泛"胡焕庸线"过渡带的地学认知与国土空间开发利用保护策略建构

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2022.03.003
发表时间:2022
5

重金属-柠檬酸-针铁矿三元体系的表面络合模型研究

重金属-柠檬酸-针铁矿三元体系的表面络合模型研究

DOI:10.7524/j.issn.0254-6108.2020053102
发表时间:2021

原鲜霞的其他基金

批准号:20206016
批准年份:2002
资助金额:6.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21176155
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:20776085
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:21476138
批准年份:2014
资助金额:86.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

高性能锂-空气二次电池用双功能金属催化剂研究

批准号:51301160
批准年份:2013
负责人:徐丹
学科分类:E0110
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

锂空气电池用碳酸锂分解液相催化剂设计、制备与性能研究

批准号:51602321
批准年份:2016
负责人:刘子萱
学科分类:E0208
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
3

锂空气电池用聚合物电解质

批准号:21573145
批准年份:2015
负责人:李磊
学科分类:B0905
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
4

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