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尖晶石型锰系高比能锂电池正极材料
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。
南开大学
2022-07-29
电储能电池远程数据采集和安全传输协议研究
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。
青岛安瑞信息技术有限公司
2021-09-10
尖晶石型锰系高比能锂电池正极材料
本项目开发出两类高性能尖晶石型锰系电池正极材料，包括多孔结构 LiMn2O4 和微纳结构 LiNi0.5Mn1.5O4。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，获得的产品具有晶相纯度高、颗粒规整、振实密度大、高电压区间容量高，倍率性能好等特点。
项目特色：
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、比容量高、倍率性能好、长周期循环性能突出等特点。
市场应用前景： 本项目社会贡献和经济效益在于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，带动锂电池新能源产业发展。
南开大学
2021-04-13
低成本非真空铜铟硒（CIGS）薄膜太阳电池制造技术
CIGS 薄膜太阳电池具有效率高，无衰退、抗幅射、寿命长等特点，采用非真空技术可以进一步降低这种电池的成本，预计可达到0.3$/W。 本项目产品结构为：衬底/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ni-Al；其中光吸收层 CIGS 薄膜为 p 型半导体，其表面贫 Cu 呈 n 型与缓冲层CdS 和 i-ZnO 共同成为 n 层，构成浅埋式 p-n 结。太阳光照射在电池上产生电子与空穴，被 p-n 结的自建电场分离，从而输出电能。工艺流程：普通钠钙玻璃清洗→Mo 的溅射沉积→非真空法分步电沉积Cu-In-Ga 金属预置层→快速加热硒硫化处理（RTP）→化学水浴法沉积 CdS 或 ZnS→本征 ZnO 溅射沉积→ZnO:Al 透明导电膜的溅射沉积→Ni/Al 电极沉积，等。
南开大学
2021-02-01
低温柔性大面积 CIGS（铜铟镓硒）太阳电池
以轻质高分子聚合物聚酰亚胺（简称 PI）为柔性衬底的 CIGS 电池不但保持着玻璃衬底太阳电池的一些优良性能，同时还具备不怕摔碰、可卷曲折叠、在制作中可按要求剪裁等特点，具有更广阔的应用前景。PI 薄膜不吸水、绝缘性能好、重量轻（70g/m2）、厚度薄（仅为 0.05mm）、表面光滑及可弯曲等特点，是高功率重量比太阳电池的首选衬底材料，其功率重量比可高达 2000W/Kg（未封装），并且由于 PI 衬底 CIGS 电池可实现大面积卷－卷（Roll-to-Roll）连续化生产，为进一步降低光伏电池成本开辟了有效途径。通过研究低温生长CIGS 薄膜中 Na 掺杂对材料生长及器件复合机制的影响，改善了器件光电性能。柔性聚酰亚胺（PI）CIGS 太阳电池大面积单体电池 2cm×2cm 与 4cm 4cm×4cm 柔性大面积 PI 衬底 CIGS 太阳电池效率分别达 8%与 7%（由中科院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心鉴定）。
南开大学
2021-02-01
低成本非真空铜铟硒（CIGS）薄膜太阳电池制造技术
CIGS 薄膜太阳电池具有效率高，无衰退、抗幅射、寿命长等特 点，采用非真空技术可以进一步降低这种电池的成本，预计可达到 0.3$/W。 本项目产品结构为：衬底/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ni-Al；其 中光吸收层 CIGS 薄膜为 p 型半导体，其表面贫 Cu 呈 n 型与缓冲层 CdS 和 i-ZnO 共同成为 n 层，构成浅埋式 p-n 结。太阳光照射在电池 上产生电子与空穴，被 p-n 结的自建电场分离，从而输出电能。工艺 流程：普通钠钙玻璃清洗→Mo的溅射沉积→非真空法分步电沉积CuIn-Ga 金属预置层→快速加热硒硫化处理（RTP）→化学水浴法沉积 CdS 或 ZnS→本征 ZnO 溅射沉积→ZnO:Al 透明导电膜的溅射沉积→ Ni/Al 电极沉积，等。
南开大学
2021-04-11
CDTE薄膜的表面腐蚀及用此法制备CDTE太阳电池
CdTe薄膜的表面腐蚀及用此法制备CdTe太阳电池，属于半导体器件加工领域。采用硝酸、冰乙酸、NaAc和去离子水的混合液作为腐蚀液，其中，NaAc作为缓冲剂，以保持溶液的pH值不变，使反应更稳定，通过CdTe和硝酸发生反应生成富碲层；清洗吹干后，沉积含Cu或不含Cu背接触层，最后沉积背电极以制备CdTe太阳电池。沉积背接触材料，可增加pn结附近的载流子浓度，降低肖特基势垒高度，避免直接沉积Cu形成比较复杂的CuxTe结构。采用这种方法腐蚀并制备CdTe太阳电池，可显著提高太阳电池的性能，并保证器件性能的稳定性和重复性。
四川大学
2021-04-11
低成本非真空铜铟硒（CIGS）薄膜太阳电池制造技术
CIGS薄膜太阳电池具有效率高，无衰退、抗幅射、寿命长等特点，采用非真空技术可以进一步降低这种电池的成本，预计可达到0.6$/W。 本项目产品结构为：衬底/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ni-Al；其中光吸收层CIGS薄膜为p型半导体，其表面贫Cu呈n型与缓冲层CdS和i-ZnO共同成为n层，构成浅埋式p-n结。太阳光照射在电池上产生电子与空穴，被p-n结的自建电场分离，从而输出电能。工艺流程：普通钠钙玻璃清洗→Mo的溅射沉积→非真空法沉积CIGS薄膜预置层→快速
南开大学
2021-04-14
低温柔性大面积 CIGS（铜铟镓硒）太阳电池
以轻质高分子聚合物聚酰亚胺（简称 PI）为柔性衬底的 CIGS 电池不但保持着玻璃衬底太阳电池的一些优良性能，同时还具备不怕摔碰、可卷曲折叠、在制作中可按要求剪裁等特点，具有更广阔的应用前景。PI 薄膜不吸水、绝缘性能好、重量轻（70g/m2）、厚度薄（仅为 0.05mm）、表面光滑及可弯曲等特点，是高功率重量比太阳电池的首选衬底材料，其功率重量比可高达 2000W/Kg（未封装），并且由于PI 衬底 CIGS 电池可实现大面积卷－卷（Roll-to-Roll）连续化生产，为进一步降低光伏电池成本开辟了有效途径。通过研究低温生长CIGS 薄膜中 Na 掺杂对材料生长及器件复合机制的影响，改善了器件光电性能。柔性聚酰亚胺（PI）CIGS 太阳电池大面积单体电池 2cm×2cm 与 4cm 4cm×4cm 柔性大面积 PI 衬底 CIGS 太阳电池效率分别达 8%与 7%（由中科院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量检测中心鉴定）。
南开大学
2021-04-13
锂电池储能系统消防安全关键技术与装备
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。
华中科技大学
2022-07-26