本团队先后承担了北京市自然科学基金项目二项、国家自然基金项目二项以及国际合作项目一项。针对氢燃料汽车的氢储存问题，目前研发出了新型镁基复合储氢材料，其储氢量（达 6.0wt.%以上）已经超过美国能源部所要求的储氢量指标（5.5wt.%），具备了实际应用价值。在全固态锂离子电池材料研究领域，本团队还与加拿大西安大略大学孙学良院士合作，开展新型全固态锂离子电池材料研究。目前通过界面改性显著提高了全固态锂离子电池的高倍率放电性能及寿命，相关成果发表在《ACS AppliedMaterials & Interfaces》等期刊上。一种高容量储氢材料；一种高容量长寿命全固态锂离子电池材料的改性技术。

（1）技术创新性和领先性：舍弃传统以可溶性盐路线，采用氧化物为原料，实现材料可控 合成。 （2）技术成熟度：采用固相法，适合大规模生产 （3）市场及效益分析：原料价格低廉，产品附加值高 （4）合作条件：对方提供资金、设备、场地，我方提供人员、技术，成果按贡献分享。 

通过氯原子的Cl-S、Cl-π等超分子相互作用调控有机光电材料分子的排列方式，构筑更加适合有机太阳电池器件的材料体系；同时利用共轭聚合物的π-π相互作用作为驱动力控制材料在不同维度上的生长速度，成功制备了二维方块胶束，并积极探索这些二维材料的电学行为响应。氯原子卤键等非共价相互作用对控制有机分子的排列和形貌具有决定性作用，不但可获得高度有序的材料体系，同时相应材料性能也可得到大幅提高，例如和本研究相关的氯取代给体聚合物效率就曾达到了富勒烯类太阳电池的世界一流水平，而且器件稳定性也得到了极大改善，引领了有机太阳电池领域对氯取代的重视和广泛研究。

可充电电池按照电解液可分为有机系和水系。其中水系电池具有制备工艺简单、无起火爆炸之风险。本项目研制了一种水系锌离子电池，负极为锌片，正极为基于导电聚合物和碳材料的复合物，不含重金属，电解液是中性水溶液。该储能器件具有高比容量，长循环寿命之优点。其能量密度高于目前商业化的铅酸电池，连续充放电1万次后容量保持率为100%，即使用寿命约为现有电池的10-20倍。该产品安全环保、成本低，可用于大规模电网储能、汽车启动电源、电动交通、UPS电源等领域；除了能够取代目前占据市场份额第二位的铅酸电池，由于较高的功率密度，在某些应用领域又可替代超级电容器。

高比能电池面向国家重大需求，仅锂电池 2017 年市场规模已超过 1 亿 kWh，并且随着电动汽车、规模储能市场的迅速发展，电池需求快速增加，市场规模很快将超过 3000 亿元。 本项目为陈军教授团队十余年的研发成果，主要包含新型锂电池、钠电池、锌电池等新能源电池，可用于电动汽车、可再生能源风光发电储能等领域。 1. 开发了两类新型锂电池正极材料：取代型锰系尖晶石正极材料和掺杂型超高镍含量三元层状材料。这两种材料原料便宜、制备工艺（连续共沉淀与梯度加热）简单，成本优势明显，并且性能优异，产品晶相纯度高、形貌规整、振实密度大、长周期循环稳定性好。 2. 针对传统无机电极材料的不足，研发有机电极材料，它们由高丰度的 C、H、O、N 等元素组成，具有易合成、低成本、绿色环保等突出优点，并且由于可实现多电子反应，容量大、能量密度高，此外有机电极材料柔韧性强，在柔性可折叠等新颖结构电池体系中应用前景巨大。 部分有机电极材料在实验室中已实现公斤级制备，并组装 Ah 级软包全电池，经 18 所等权威机构检测鉴定，能量密度超过 300Wh/kg，通过安全性测试。计划 5 年内完成 1-2 种有机电极材料的中试，并实现部分电池产品的应用示范，具有清洁环保优势。 可合作宏量制备及大容量电池装配，推进中试和产业化，将产生显著经济效益、环境效益和社会效益。

高比能电池面向国家重大需求，仅锂电池 2017 年市场规模已超 过 1 亿 kWh，并且随着电动汽车、规模储能市场的迅速发展，电池需 求快速增加，市场规模很快将超过 3000 亿元。 本项目为陈军教授团队十余年的研发成果。 1. 开发了两类新型锂电池正极材料：取代型锰系尖晶石正极材 料和掺杂型超高镍含量三元层状材料。相对于 LiCoO2，这两种材料 原料便宜、制备工艺（连续共沉淀与梯度加热）简单，成本优势明显， 并且性能优异，产品晶相纯度高、形貌规整、振实密度大、长周期循 环稳定性好。 2. 针对传统无机电极材料的不足，研发有机电极材料，它们由高 丰度的 C、H、O、N 等元素组成，具有易合成、低成本、绿色环保等 突出优点，并且由于可实现多电子反应，容量大、能量密度高，此外 有机电极材料柔韧性强，在柔性可折叠等新颖结构电池体系中应用前 景巨大。部分有机电极材料在实验室中已实现公斤级制备，并组装 Ah 级 软包全电池，经18所等权威机构检测鉴定，能量密度超过300Wh/kg， 通过安全性测试。计划 5 年内完成 1-2 种有机电极材料的中试，并实 现部分电池产品的应用示范。 所需条件支持：希望能获得 60-80 万/年经费与 100-200m2实验室 支持，用于购置大容量控温控压反应釜、连续式沉淀反应釜、箱式气 氛炉、旋转窑炉、电池封装机等设备，进行材料制备的进一步工艺优 化、宏量放大制备以及大容量电池装配试验，推进中试和产业化。 

储能在新型电力系统中源、网、荷侧发挥重要的作用，储能规划运行和安全管理是推广储能可靠、安全、经济运行的重要保障。本项目围绕电力系统中不同应用场景的源、荷特性，针对光伏电站弃光率高和预测合格率低的问题，结合电池储能SOX(SOH、SOP及SOE)动态性能，进行能量管理优化，提出了一种计算每个月光伏预测的合格率及惩罚成本的技术，可有效提升不同应用场景的储能安全性和系统经济性。 发电侧:提升预测精度，减小惩罚成本，多目标优化； 配网侧:可削峰填谷，提升分布式光伏消纳； 负荷侧:成本低，收益大。

研究发现氧空位引入能够有效调控富锂锰基层状氧化物中的库伦斥力，实现TMO6八面体的可逆畸变，同时能够有效抑制过渡金属离子的迁移和溶解，使得电化学性能获得显著改善。

太阳能电池的光电转换效率是评判太阳能电池性能的重要参数之一，在国外实验室 最高转换效率已达 24.8%，而国内最高为 19.79%。为了改善太阳能电池的性能，必须提 高太阳能电池的转换效率。而太阳能电池转换效率损失的主要原因是由于表面上的光反 射作用，太阳光不能全部都入射到太阳电池中去，导致电子一空穴对的产生率不高。减 少反射就成为增加太阳能电池光电转换效率的重要途径。 同济大学研究了在太阳能电池光电板外制备减反射涂层来增加太阳能转化效率的方 法。减反射薄膜的镀制是相关课题组纳米多孔材料应用的主要方向之一，具有近十年的 技术积累，相关的成果已被用于国家的激光武器。基于以上基础及优势，通过涂布二氧 化硅减反射膜，可使电池总体光电转换效率明显提高。 

项目背景：2021 年国务院政府工作报告中指出，扎实做 好碳达峰、碳中和各项工作，加大新能源技术研发。据研究 公司 Frost＆Sullivan 发布的一项新报告指出，预计到 2030 年，全球电池储能市场的复合年增长率将达到 23％。由此可 见，未来十年储能电池数量将大幅增加。另一方面，储能电 池安全性引起广泛关注，2019 年 4 月 19 日，美国亚利桑那 州 McMicken 电池储能项目发生火灾爆炸事故；2021 年 4 月 16 日，北京集美家居大红门的储能电站起火。因此储能电池 安全性显得尤为重要。通过人工智能和机器学习等手段预测 电储能电池的安全性已经成为研究热点，英国剑桥大学和美 国斯坦福大学等顶尖高校和科研院所都有相关的实验室。在 国内，中科院、比亚迪、宁德时代、国家电网等企业院所已 经开展了各种类型储能电池和技术的研发。然而，目前国内 外还没有成熟的电储能电池远程管控系统，储能电池数据传 输协议没有公认的标准。由于不同类型的电储能数据指标差 异较大，需要采集的数据缺乏规范标准。另外，何种指标的 变化会引起潜在的储能电池安全问题尚未明确，目前基本是 通过人工经验判断，效率不高，并且准确率较低。如果能够 通过机器学习，深度学习等人工智能手段，结合储能电池实 际工作过程中的电流、电压的变化数据，学习并分析其运行 规律，挖掘出数据变化导致的潜在安全风险，电储能电池的 安全性能将大幅提高。 所需技术需求简要描述：1.研发储能电池故障预测模 型，利用人工智能等手段，通过机器学习的方法对采集的电 池运行状态及参数数据进行分析，实时监控电池运行状态， 对可能出现的潜在储能电池安全问题进行评估，实现对即将 出现的电池故障和安全问题的预判。2.建立储能电池的远程 安全传输协议，对电池运行状态及参数数据进行周期性采 集，并实现多终端异构网络环境下的储能电池数据实时传 输。建立安全传输机制，有效防止数据伪造和恶意攻击。3. 开发电储能电池数据远程管理系统，对不同种类的储能电池 安全问题采取相应的措施，通过网络实现对储能电池的远程 管理，从而延缓或避免由于电池故障产生的安全问题。数据 通信应建立在安全可靠的传输机制上。  对技术提供方的要求:1、建立电储能电池的远程数据采 集和安全传输协议。2、开发研究电储能电池数据远程智能 分析和管理系统。3、在相关领域经验丰富的技术团队的院 校或科研单位。