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硅基新一代锂电负极材料制备
项目成果/简介:目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。效益分析:陈永胜教授课题组发明的石墨烯包覆硅基负极材料，从制备过程上讲，具有工艺简单、成本低廉、易工业化的特点；从性能上讲，具有比容量高、稳定性好、压实密度大等优点，与高比容量正极组成的锂离子电池的能量密度是当前商业化锂离子电池能量密度的数倍以上。
南开大学
2021-04-11
硅基新一代锂电负极材料制备
目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。
南开大学
2021-02-01
光伏硅棒材料切割固定用胶粘剂
硅棒切割是太阳能光伏电池制造工艺中的关键部分，需要将多（单）晶硅棒切割成 薄片，切割过程中需要一种硅棒切割胶，可以暂时性固定硅棒，切割完成后又能够简单 迅速的剥离掉胶层。作为太阳能行业的必要耗材，国内切割胶市场完全被国外产品垄断， 价格昂贵且供货受到制约，而国内公司尚无同类型产品上市。 本项目正是基于此类新能源技术国产化真空，研发了一种新型的硅棒切割胶，解决 了新能源太阳能行业关键耗材的国产化问题，填补国内技术空白，打破国外大公司市场 垄断。 本项目团队同时开发完成以及正在开发许多用于新能源（太阳能及 LED 等）、汽车、 电子电器等先进制造业用各种胶粘剂及新材料项目。在新材料的产业化开发方面拥有较 雄厚的实力。
同济大学
2021-04-11
硅PU
硅PU球场材料。是一种具有多功能运动性和施工优势的国家专利球场材料。 作为一种体育设施场地地面材料，有良好的缓冲性和延展性，粘结力量，对基础有一定的治愈功能，能够自动找平，施工简单，抗老化性能优秀，施工后化学性能稳定，不易产生气泡，且不会出现开裂和鼓泡现象。同时拥有常规PU与丙烯酸的优良特性。是场地工程的最佳选择。
巅峰体育产业股份有限公司
2021-12-08
超轻硬硅钙石型硅酸钙保温材料
技术特点超轻硬硅钙石型硅酸钙保温材料（容重≤170kg/m3）以普通建筑石灰及天然粉石英为基本原料，采用高压水热动态法生产。是我国首次自主开发的适合我国国情的超轻型产品，采用全天然原料，以最低的成本实现了批量工业生产。其各项指标均达到或超过日本JISA9510-1984 标准。是目前所有无机硬质保温材料中容重最小，导热系数最低的一种，同时具有较高的强度。其耐热温度为 1000℃，在常见的保温材料中也是较高的一种，因此可以在许多场合取代轻质耐火砖、轻质浇注料、珍珠岩制品、蛭石制品、矿棉、玻璃棉制品及耐火纤维制品
北京科技大学
2021-04-13
超轻硬硅钙石型硅酸钙保温材料
1．技术特点 超轻硬硅钙石型硅酸钙保温材料（容重≤170kg/m3）以普通建筑石灰及天然粉石英为基本原料，采用高压水热动态法生产。是我国首次自主开发的适合我国国情的超轻型产品，采用全天然原料，以最低的成本实现了批量工业生产。其各项指标均达到或超过日本JISA9510-1984标准。是目前所有无机硬质保温材料中容重最小，导热系数最低的一种，同时具有较高的强度。其耐热温度为1000℃，在常见的保温材料中也是较高的一种，因此可以在许多场合取代轻质耐火砖、轻质浇注料、珍珠岩制品、蛭石制品、矿棉、玻璃棉制品及耐火纤维制品。 本材料本项目所开发的170硬硅钙石型硅酸钙保温材料本产品样品检测结果如下： 容重： 170kg/m3 导热系数： 0.045W/m×K(70℃) 抗折强度： 0.29MPa 最高使用温度： 1000℃ (1000℃×3小时烧后线收缩1.04％) 2．技术成熟程度 已实现批量工业生产，并成功地进行了应用试验。 3．应用范围 适用于建材、冶金、石油、化工、电力、轻工等行业热工设备的绝热保温，属环境友好型材料。
北京科技大学
2021-04-13
一种用于硅材料表面的复合结构及其应用
本发明公开了一种用于硅材料表面的复合结构及其应用，其中该复合结构包括光栅结构和纳米线阵列，光栅结构包括多个周期性并列排列的长方体，相邻的两个长方体之间的间距保持固定；纳米线阵列为多个周期性排列的圆柱体，这些圆柱体均位于光栅结构的长方体的顶面上；位于同一长方体顶面上的相邻两个圆柱体的中心轴线之间距离保持固定。本发明通过对复合结构的关键形状参数等进行改进，能够提高硅太阳能电池的光吸收率，并且降低制备成本，提高复合结构的整体稳定性；此外，通过调节该复合结构内部光栅结构和纳米线阵列的排列组成方式，能够调控硅太阳能电池表面的光吸收率，减小由于光波段不同造成的光吸收率的波动。
华中科技大学
2021-04-13
高容量、低成本锂离子电池用硅-碳负极材料
新能源汽车的迅猛发展，为动力电池产业提供了万亿级的市场容量，到 2020 年底，城市公交、出租车及城市配送等领域新能源车保有量达 60 万辆。目前使 用的石墨类伏击材料容量低，无法满足高能量密度的需求。该项目通过为动力电 池厂商提供高性能硅碳负极及其他负极材料，以提高纯电动汽车的续航里程 2 倍以上。硅负极材料具有极高的理论容量(~4200 mAh/g)，其容量是现有商业化 的石墨负极的 10 多倍。但其充放电过程中产生的大体积膨胀(~400%)会严重影响 其循环寿命。我们团队经过数年研究，提出“清矽硅碳”使普通微米硅粉进行包 覆“均匀+可控”功能层的工艺过程实现“性能+成本”的最优产业升级。美国能 源部高度评价了该项研究成果（2015 年仅有 2 项研究成果受此殊荣）。
西安交通大学
2021-04-10
飞秒激光脉冲制备硅基微纳结构光伏材料
太阳能作为一种洁净和相对易于获取的能源在未来的动力产品中将占有越来越大的比份。如何发展高光电能量转换效率、高可靠性和低成本的太阳能电池是目前太阳能利用领域所面临的关键问题。相对于第一代和第二代太阳能电池(转换效率<<50％)，各国科学家纷纷研究不同的应用于第三代太阳能电池的新材料和新结构，目标是使光电转换效率大于5 0％。近年来，一种具有微、纳米量级特殊结构的光伏材料成为太阳能电池的研究热点。利用飞秒脉冲激光在极短的持续时间内激发出极大的峰值能量，其在硅片的相互作用过程中具有很强的非线性效应，聚焦烧蚀硅表面很小的一块面积，形成规则排列的微纳米结构。这种微纳米结构由于表面积增大，对入射光波有很大的吸收，且对光的敏感性提高了数百倍，这些性质对我们提高光电转换效率具有很大的指导意义。这种材料与本底未处理材料的性质相比，材料带隙减小，对光的敏感性提高了数百倍，这使得其对波长为250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比传统材质的硅的比重低。这些奇特的光电和物理性质能进一步提高太阳能电池的光电转换效率。根据光吸收效率，激子光量子效率，化学电势效率以及填充因子计算总的光电转换效率，普通硅基太阳能电池光电转换效率只有1 5％，而基于微纳结构光伏材料的太阳能电池转换效率可望达到50%-60%。 针对国民经济可持续发展在太阳能光伏技术方面的重大需求，发展利用超短脉冲激光制备具有优异光电转化效率的微纳结构光伏材料的新方法，以及通过探测光伏材料中非平衡载流子的能带结构及微分负电导等特性，探知光伏材料的光电转换效率，从而筛选出转换效率较高的微纳结构光伏材料，最终在发展新型、高效太阳能电池的新原理和新技术方面取得创新性突破，为我国研发具有自主知识产权的高效第三代光伏电池打下坚实基础。
上海理工大学
2021-04-11
硅PU球场
是一款绿色环保的水性材料，它是完全不含石棉，铅或水银等化合物，高度抗紫外线性能，颜色持久不褪色，经久耐用，超强耐磨，此款材料的颜色多样，有篮，红，绿等多种色泽可供选择，它的面层结构优越，有效的缓冲力能降低对运动员的伤害及疲劳，保养容易，维修成本低，在任何气候都能牢固使用，使用寿命长
广东金邦体育设施有限公司
2021-02-01