本项目针对富锂锰基和三元正极材料首次充放电效率低、倍率性能较差、锂层中阳离子的混排、高电压下电极材料与电解液之间反应等问题，通过表面包覆、体相掺杂、颗粒微纳化和形貌控制等多种方法，提高其电化学性能。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 富锂的层状结构Mn基氧化物及三元（NCM）材料具有高容量的特点，成本低廉、工作电压与现有电解液匹配，安全性好，考虑到振实密度、比容量等综合性能，其应用前景很好，适用于数码通讯类电池、笔记本电池、电动工具电池、汽车电池等。该项目已与天津力神电池股份有限公司开展产学研合作，具有很好的合作基础。 项目特色和创新之处：针对富锂锰基和三元正极材料首次充放电效率低、倍率性能较差、锂层中阳离子的混排、高电压下电极材料与电解液之间反应等问题，通过表面包覆、体相掺杂、颗粒微纳化和形貌控制等多种方法，提高其电化学性能。 通过原位XRD、XAS、EXAFS、电化学阻抗谱（EIS）、原位扫描电镜与透射电镜、扫描隧道显微镜、原位核磁共振、同步辐射和中子衍射等技术，获得无机材料及相关体系的原位分析与诊断新方法。优化设计并研制新型电极、电池制备工艺技术，构筑高容量、长循环稳定性的新型锂电池。

储能系统在应用领域上可以分为小型无间断备用电源（UPS）和大型储能电站(ESS)。UPS在停电时给计算机/服务器、存储设备、网络设备等计算机、通信网络系统或工业控制系统、需要持续运转的工业设备等提供不间断的电力供应。储能电站的目的是“削峰填谷”，可以把用电低谷期低价的富余的电储存起来，在用电高峰电价较贵的时候再拿出来用，可以为用户节约用电成本，也能在用电高峰期缓解电网的用电压力。储能电站还可存储太阳能和风能电站产生的电能，将光能和风能与储能电站完美结合，实现可再生电能的有效储存，突破时间和气候限制，解决了太阳能和风能由于缺乏稳定性而造成的并网难题。 目前市场上的储能系统多是基于传统的铅酸电池，铅酸电池虽然价格低廉，但是它主要有由金属铅构成，对环境危害很大，而且它们寿命很短，通常2年左右就要更换全部电池。在低碳和环保背景下，用新型锂离子电池代替传统铅酸电池是大势所趋。市场上虽然有基于磷酸铁锂电池的储能系统，但是磷酸铁锂电池价格高昂，是铅酸电池的3倍以上，在市场上缺乏竞争力。本项目的目的是设计和制造基于廉价三元锂电池的储能系统，可以用于备用电源也可以用于储能电站，比基于磷酸铁锂的储能系统在成本上能降低30%以上，而且能量密度更高，重量和占地面积都显著降低。崔博士已经和敦煌力波能源科技有限公司合作在敦煌市的国家级光电基地建造了一个0.5MWH的储能电站系统，这个储能电站主要服务于一个光伏电厂，在光照不足时为辅助光伏板以产生稳定的输出功率。

本发明公开了一种锂电池组均衡系统及方法。本发明将锂电池组的均衡问题分为组内均衡和组间均衡两个层次，锂电池分成若干组，分别和双向 DC-DC 转换器并联，其输出端相互串联作为直流母线和发电系统的输出端以及负载并联。每组内电池通过双向开关连接，同时并联旁路开关，可实现电池动态接入。根据各组平均 SOC 分配各组输出电压实现组间均衡。根据组内单体电池 SOC 控制其动态接入可实现各组内均衡。基于本发明对锂电池组 SOC 进

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 本项目开发出两类高性能尖晶石型锰系锂电池正极材料，包括多孔结构LiMn2O4材料和微纳结构 LiNi0.5Mn1.5O4材料。对于LiMn2O4材料，利用“乳液沉淀-固相锂化”制备路径，获得了高纯度富锂尖晶石相，产物具有一维多孔结构，产物尺寸可在纳米、亚微米和微米尺度范围内调节，优化的产品具有非常好的高倍率性能和长周期循环性能。对于LiNi0.5Mn1.5O4材料，利用“碳酸盐一步共沉淀法”和“表面活性剂辅助草酸盐共沉淀法”两种制备技术路线，获得的产品众多优点。 项目特色和创新之处：开发了“乳液沉淀-固相锂化”、“碳酸盐一步共沉淀法”和“表面活性剂辅助草酸盐共沉淀法”三条技术路线，用于多孔结构LiMn2O4电极材料和微纳结构LiNi0.5Mn1.5O4的制备，制备方法工艺简单、易于实施，有利于推广应用，制备的产品具有晶相纯度高、形貌规整、粒径可调、振实密度大、高电压区间容量高、比容量高、倍率性能好、长周期循环性能突出等特点。 社会贡献和经济效益：使尖晶石型新型锰系锂电池正极材料形成自主知识产权，促进成果转化和产业化，提升电池行业的研发水平和产业链结构优化，带动锂电池等新兴能源产业发展。

1、与企业合作成功开发软包钴酸锂电池4.4V高电压电解液、阻燃电解液和低温电解液。完成主要技术指标4.4V&1C循环86%@500周，低温-40度3C放电，电解液燃烧性下降90%以上等特征指标，相关电解液配方已在合作电解液企业种得到应用； 2、为企业开发三元动力电池用电解液，实现电池高温55度1000周循环；

面向高密度储能体系的需求，金属锂负极由于具有最高的理论容量和最低的标准电极电势的优点而广受关注。但同时它也存在易产生枝晶和库伦效率低等问题，极大的阻碍了锂金属电池的商业化。针对这一问题，赖老师课题组首次明确提出了“疏锂排斥”的金属锂负极保护机制。该工作被JACS的审稿人评价为“a very interesting and impressive technique”和“commercially available, environmentally benign andjust needs small amount”，在锂金属电池中展现了较高的应用价值。该论文第一作者为我校2015级硕士研究生戴宏柳。 　　此外，赖老师课题组与南开大学梁嘉杰和陈永胜老师课题组合作，设计了一种三维多层次三维孔结构骨架，即连续的银纳米线被组装到互相连接的3D石墨烯骨架上，形成双网络结构。在这种独特的双网络结构中，可有效约束锂的沉积过程，并极大的缓解金属锂负极长循环过程中体积膨胀问题。该项研究工作发表于Advanced Materials后, 引起了广泛的关注，被科技日报以《锂电池“长寿密码”找到》头版、人民网和新华网等媒体广泛报道。该论文第一作者为我校2016级硕士研究生薛攀。

中国科学院院士、南开大学教授陈军团队受Nature子刊《自然评论·化学》编委会邀请，发表题为“有机电极材料在锂电池中的实际应用前景分析”的综述论文。该文章深入阐述了有机电极材料的结构特征、作用机理、构效关系等，着重分析了有机电极材料的实际现状和应用前景，有助于学术界和工业界充分了解有机电极材料的实际应用潜力和待解决的问题，有望激发更多应用导向的研究工作，进而促进未来有机电池的商品化应用。文章第一作者为卢勇博士，通讯作者为陈军院士。锂离子电池目前广泛应用于各类便携式电子设备，在人类社会的信息化、移动化、智能化、社会化等方面凸显作用，并有望在电动汽车和智能电网等领域大规模应用。商品化锂离子电池的正极材料主要是无机过渡金属氧化物和磷酸盐，其中过渡金属资源大都不可再生，电池回收利用技术复杂、成本高，从长远的角度来看可能会面临资源短缺等难点问题。因此，可循环再生的电极材料开发已成为电池领域的学术前沿和重大需求。有机电极材料由于含有丰富的碳、氢、氧等元素而显现出可再生、绿色环保、低成本和高容量等优点，近年来受到了广泛的关注。有机电极材料的制备具有合成创造的特点。有机电极材料一般可以从植物中（比如玉米等作物和苹果等果蔬）直接提取或者以生物质材料为原料通过简单的方法制备得到；在有机材料提取制备、电池装配和回收过程中产生的二氧化碳又可以被植物吸收利用，因而体现了很好的循环和可再生性。然而，有机电极材料还面临着在电解液中溶解度大、导电性差、密度低等难点问题，其材料特征、作用机理、构效关系等亟待深入理解。陈军院士团队的综述论文围绕有机电极材料的未来发展提出见解。文章指出，有机电极材料具有结构可调控特点。根据不同的分子结构和反应电位，有机材料在实际应用中可作为正极或者负极活性材料。文章首先讨论了有机电极材料本身的各种关键性质，包括材料的能量密度、功率密度、循环寿命、密度、电导率、能量效率、价格、资源可用性和热/化学稳定性。其中能量密度、功率密度和循环寿命是材料的基本电化学性质，这些性质会受到材料密度和电导率的影响，其他因素如稳定性和价格等也是必须要考虑的问题。接着从实际电池应用角度分析了电极中活性物质的单位面载量和电解液用量等因素对全电池性能的影响。最后利用软件对以有机材料为正极或者负极的实际锂电池体系进行了模拟，得出了相关电池体系的性能（如整体能量密度、功率密度）和价格等参数。结果表明，n型有机正极材料特别是羰基化合物具有较好的实际应用前景。

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段。加快储能技术与产业发展，对于构建以新能源为主体的新型电力系统，实现碳达峰碳中和具有重要意义。据预测，到2050年，我国锂电池储能将达到400吉瓦，年均增长26%。然而，锂离子电池固有的安全性问题使其大规模应用遇到了瓶颈。2019年美国亚利桑那州一起锂电池储能系统火灾，今年4月我国某储能电站爆炸，韩国近年来30座电池储能电站发生火灾，均造成重大人员伤亡和经济损失。因此，储能系统的消防安全问题已成为制约锂离子电池储能大规模推广的关键瓶颈。 现有技术的痛点问题是：1、锂离子电池火灾机理有差异；2、锂离子电池灭火剂适用性不强；3、现有灭火剂不具备高效降温能力；4、实时健康状态监测技术缺乏；5、预警技术作用重视不够；6、技术规范建设严重滞后。

本项目开发质量体积小、续航时间长、循环寿命高、安全性好、更适合柔性穿戴应用的新型全固态锂硫电池系统。该电池系统充分结合锂硫电池的高容量特性和全固态电池的高安全特性，在性能上具有显著的优势