项目名称: 石墨烯基高性能柔性锂硫电池的构建及性能研究

项目编号: No.51702182

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2018

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 牛树章

作者单位: 清华大学

项目金额: 10万元

中文摘要: 本项目致力于从器件角度出发构建具有高能量密度、长循环寿命的柔性锂硫电池。项目首先发展了微观和宏观织构可控的低成本石墨烯制备及功能化调控技术,研究了三明治结构柔性硫正极、石墨烯基硅负极的不同制备工艺对电极结构和电化学性能的影响;深入研究了柔性硫正极、石墨烯基硅负极以及不同电解液体系对锂硫电池电化学性能特别是循环稳定性的影响,探讨了硫正极、硅负极及电解液与多硫化物之间的作用机制;优化石墨烯基柔性硅负极的预锂化工艺以及研究了不同工艺对硅负极结构及电化学性能的影响;最终设计和组装了柔性锂硫电池,探索并优化器件组装和制备工艺,得到具有高能量密度、长循环寿命的新型柔性锂硫电池。项目的实施将为石墨烯基材料的功能化设计、电极的可控构建提供思路和必要的科学基础;同时本项目将在保证正负极高倍率、长循环性能的基础上,优化锂硫电池各部分的匹配关系,最终促进柔性锂硫电池的广泛应用,推动锂硫电池的产业化和规模化。

中文关键词: 锂硫电池;石墨烯;柔性;高性能;静电喷涂

英文摘要: This project is dedicated to constructing the flexible lithium sulfur batteries with high energy density and long cycle life from the perspective of the configurations of the device. Firstly, this project develops the fabrication method for low-cost graphene with controllable macro- and micro- structures and the controllable technology for functionalization of graphene. The influences of different preparation technologies for graphene-based flexible sulfur cathode and silicon anode on their structures and electrochemical performances will be investigated. Then this project will further study the influences of the sandwich structures of graphene-based flexible sulfur cathode, silicon anode and different electrolyte systems on the electrochemical performance of lithium sulfur batteries, especially on the cycle stability, discussing the interaction mechanisms of these factors with polysulfides. The pre-lithiation process of the silicon anode will be optimized and the impacts of different pre-lithiation processes on its structure and electrochemical performance will also be studied. Finally, the flexible lithium sulfur batteries are assembled and the assemble process is further explored and optimized to obtain high energy density and long cycle life. The implementation of this project will provide an idea and the necessary scientific basis for the functionalization of graphene based materials, the design of composite materials, preparation and controlled assembly. At the same time, on the basis of ensuring extremely performance of high rate and long cycle, this project will optimize each section of the flexible lithium sulfur batteries, eventually promote the wide use of flexible lithium sulfur batteries, and further boost the industrialization and scale of the lithium sulfur batteries.

英文关键词: Lithium sulfur battery;Graphene;Flexible;high performance;Electrostatic spraying

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