近年来，锂离子电池在智能电网、航空航天和军事储能等高能耗新能源领域的应用不断扩展，现有商用正极材料体系（包括层状结构的镍钴锰酸锂、尖晶石结构的锰酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂）的实际比容量已经接近各自的理论极限值，无法满足日益增长的能量密度需求。富锂锰基正极材料不仅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其较低的钴和镍含量能够有效降低电池的成本。本项目主要通过构筑缺陷来增强富锂锰基正极材料的电化学性能，实现高的首圈库伦效率、倍率性

300Wh/kg，首次在马里亚纳海沟完成深海测试

本技术涵盖大尺寸铌酸锂晶体生长工艺及装备、晶圆制备、单晶薄膜制备及声表面波器件，实现材料、装备、器件协同发展。主要针对8英寸铌酸锂晶体、单晶薄膜及声表面波器件进行开发研究，该技术属于我国“卡脖子”技术，目前国际市场空白。在铌酸锂晶体生长方面，开发了大尺寸智能单晶生长设备及工艺，包括大尺寸铌酸锂晶体生长模拟仿真设计、铌酸锂熔体-晶体固液界面特性与控制、大尺寸铌酸锂晶体生长工艺开发、生长-检测-分析-控制人工智能系统。采用离子束切片键合技术制备铌酸锂单晶薄膜，突破传统的薄膜制备方法无法制备单晶铌酸锂薄膜

国际上第一个铌酸锂有源光量子芯片 一、项目分类 重大科学前沿创新、关键核心技术突破 二、成果简介 南京大学物理学院祝世宁院士的科研团队，研制出国际上第一个铌酸锂有源光量子芯片。该芯片集成了微型化光学超晶格纠缠光源、波导量子干涉器、波分复用器及电光调制器等不同功能器件,实现了纠缠光子的高效产生、高速电光调制并完成相应的信息处理功能。该芯片由光纤耦合输入输出,能在室温稳定工作，工作电压低于3.55V，调控速率可达40GHz。芯片的多项核心指标如纠缠光子产率、调谐速率、调谐带宽等创下当时国际最高水平，为光量子集成光学和信息处理开辟了一条和硅基芯片不同的技术路线。 成果以编辑推荐形式发表在物理学顶级期刊《物理评论快讯》(Phys. Rev. Lett. ,2014)上，被国际Physics、IEEE Spectrum等科技媒体重点评述。成果也成功入选中国光学十大进展(2014)，以此为主要成果之一的“光学超晶格中纠缠光子的产生、调控和应用”获2020年高等学校自然科学奖一等奖。以此成果为基础，团队成功获批和完成基金委重大科研仪器研制项目，研制出多种高性能量子光源。

针对磷酸铁锂锂电正极材料存在的不足和制约磷酸铁锂产业发展的一系列问题，本项目通过基于混合溶剂的液相合成方法，利用定向分子组装技术，结合独特的煅烧工艺构建了具有三维（3D）导电网络结构的正极材料，从而制备出具有独特晶体结构、良好导电性、高离子迁移速率和高振实密度的新型改性磷酸铁锂锂离子电池正极材料，同时通过先进的回收利用技术实现了生产工艺的低成本、无污染。目前该制备工艺成功实现了产业化应用，首条自动化高新能低成本磷酸铁锂生产线已经建成并投入使用。 通过本项目的实施，达到了以下技术目标： （1）基于混合溶剂的液相法制备工艺的设计，解决现有工艺存在的材料批次间一致性差的不足，实现批次间材料克容量变化＜2%； （2）构建3D导电网络，从而解决制约LiFePO4大规模应用的重大技术难题—材料导电性差的缺陷，将材料的电导率提高到10-2Scm-1； （3）将压烧技术引入LiFePO4制备工艺，结合二次造粒粒径控制技术得到尺寸均一的亚微米颗粒，将材料振实密度提高到1.2gcm-3； （4）以本项目研制的LiFePO4作为正极材料并采用改进工艺装配的锂离子电池将达到如下性能指标： ⅰ 0.1C比容量≥160mAhg-1，1C比容量≥140mAhg-1； ⅱ 循环充放电3000次，常温放电容量高于80%； ⅲ 支持常温50C以上倍率放电，-20℃环境支持20C以上倍率放电，-20℃环境放电容量不低于常温放电容量的80%。 （5）创新反应溶剂和反应副产物的循环回收利用技术，实现生产过程绿色化、低排放和原子经济性，与现有同类材料比较，生产成本降低30%以上。

目前动力电池主要是钴酸锂锂离子电池，但钴酸锂材料价格昂贵、有毒，污染环境，且世界储量较少。锰酸锂具有大电流充放电、价格便宜（是其的十六分之一）、世界储量大且环保、无毒，是最有可能替代钴酸锂的下一代锂离子电池材料。

南方科技大学材料科学与工程系副教授邓永红团队针对下一代高能量密度锂电池中面临的锂枝晶关键问题，在新型电解液开发和复合锂负极研究的应对策略方面取得新进展。在新型电解液方面，团队开发了具有双重功效的新型环状富氟锂盐，研究成果发表于能源材料类国际著名期刊《先进能源材料》(Advance Energy materials，IF:24.8)；在复合锂负极方面，团队利用锌的亲锂特点制备了3D复合锂金属负极，研究成果发表于《纳米快报》（Nano Letters，IF：12.7）。 发表在《先进能源材料》的论文以“新型锂盐抑制锂枝晶生长和Li2Sn的穿梭效应（New Lithium Salt Forms Interphases Suppressing Both Li Dendrite and Polysulfide Shuttling）”为题，介绍了具有抑制锂枝晶生长和多硫化锂（Li2Sn，2<n<8）穿梭效应双重功效的新型环状富氟锂盐。 发表在《纳米快报》上的论文以“多孔铜锌合金中的亲锂锌位点诱导金属锂的均匀成核与无枝晶沉积(Lithiophilic Zn Sites in Porous CuZn Alloy Induced Uniform Li Nucleation and Dendrite-Free Li Metal Deposition)”为题，介绍了通过对锂金属负极结构改性发现的抑制锂枝晶的新方法。

研究成果于2011年发表在Energy & Environmental Science。2010年ISI公布该期刊影响因子为8.5，在主题分类《环境科学类》中排名第一，目前，国内累计发表在该期刊的论文不超过20篇。本研究成果获得了该期刊专家的高度评价，在疏水性吸附材料的研究领域中处于前沿地位。（1）将少量HCMP-1掺杂到海绵中，改性后的海绵表现出超强疏水性、吸附能力比HCMP-1还要高。（2）原地再生工艺简单，HCMP-1/海绵只吸附有机物不吸附水，再生过程中通过简单的挤压，就可将有机物排出。 由于海绵价格非常低廉，使得HCMP-1/海绵在大规模水处理、液-液分离等方面具有很强的市场和实用性。此外，HCMP-1/海绵循环使用20次后吸附能力不变，与传统的吸附材料相比，实际工业应用中的运行费用将会显著降低。

一种轮式永磁吸附管道爬行机器人，包括四轮驱动小车、永磁吸附机构和转向机构。小车由安装在车架上的四套车轮组组成，车轮组均包括轮架、车轮、车轮轴、轮架转向轴、减速器和电机；永磁吸附机构包括衔铁和二个极性相反永久磁铁组；转向机构包括支架、主动链轮、主动链轮轴、链条、减速器和电机；永磁吸附机构与小车车架底部连接；转向机构固定在小车的车架上。本发明机器人可在倾斜管道外表面按任意路线爬行，可按要求到达管道外表面的任意位置，且机器人爬行时车身纵轴线始终保持与管道轴线平行。本发明结构紧凑，体积小，重量轻，操纵简便，

项目所在公司为天津华清环宇环保科技有限公司，公司为一家综合型环保企业，公司目前与中国华冶科工集团以及天津大学签署三方战略合作协议，搭建产学研基地从而实现产学研市场转化，可以帮助KGMB材料更好的推向市场。 一、项目进展 已注册公司运营 二、企业信息 企业名称 天津华清环宇环保科技有限公司 企业法人 史全滨 注册时间 2015.12.28 注册所在省市 天津 组织机构代码 91120118MA07863298 经营范围 水处理技术咨询、废水设计施工、污水处理设备制造、安装调试及污水处理厂专业化运营（EPC、BOT、PPP）; 大气治理技术研发与技术服务、产品设备制造及安装调试； KGMB吸附材料研发生产； 电子废弃物回收再利用； 粉煤灰固体资源化再生。 企业地址 天津市津南区咸水沽镇海棠众创大街中科国际科创园B座底商3-203 获投资情况 无 三、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 史全滨 环境科学与工程学院 2013.9/- 张媛 环境科学与工程学院 2017.09/2020.1 田婧 环境科学与工程学院 2017.09/2020.01 苏红 环境科学与工程学院 2018.09/2021.01 刘思彤 环境科学与工程学院 2019.09/2022.01 张盛世 机械学院 2018.09/2021.03 四、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 刘洪波 环境科学与工程学院 党委书记 城市水环境系统优化、环境技术评估评价、环境规划管理、水处理吸附材料 五、项目简介 目前工业废水中的重金属污染问题非常严峻，而市场上的主流吸附材料是以活性炭为主，但是活性炭暴露出了诸多的问题，比如吸附效率低，通常只有70%,容易产生二次污染，不可以循环使用，针对于这些痛点问题，我们公司研发生产了KGMB吸附材料，可以完全替代目前市场上的活性炭材料。 KGMB材料相比于传统的吸附材料具有诸多优势： （1）原料来源广泛，经济实惠，节约成本，绿色环保； （2）吸附效果较其他类型吸附材料更好，更高效，有更好的市场； （3）表面改性后可去除特定污染物、以及难以处理的重金属等； （4）可再生循环，使资源最大化利用； （5）对重金属离子的吸附量可以优化条件得到提升。 项目所在公司为天津华清环宇环保科技有限公司，公司为一家综合型环保企业，公司目前与中国华冶科工集团以及天津大学签署三方战略合作协议，搭建产学研基地从而实现产学研市场转化，可以帮助KGMB材料更好的推向市场，同时我公司目前已与天津华冶设计院联合成立天津华冶设计院津南分院，津南分院的成立将使得企业资源平台更加丰富，方便对接各大型企业，深耕KGMB材料的市场空间。