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木质素基优质碳纤维材料
本项目以生物质废弃物作为原材料代替传统的高成本碳纤维生产方法有利于将农业与工业生产结合于生物经济中，制造可再生产品符合绿色经济发展战略。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
高质量的碳纤维以其高强度、低重量及耐热性等卓越性能可作为自行车、汽车、风车以及运动器械等诸多领域的优质材料。以生物质废弃物作为原材料代替传统的高成本碳纤维生产方法有利于将农业与工业生产结合于生物经济中，制造可再生产品符合绿色经济发展战略。木质素是世界上最丰富的生物聚合物之一，但其分子结构复杂且具有异质性，且作为造纸及纸浆工业的废弃物无法得到合理利用。
华中科技大学
2022-07-27
路桥用复合彩液基快速修复材料
本产品以复合乳液作为改性剂结合交联剂对常温基质沥青进行改性，通过优化的乳化工艺，制备了高性能、具有稳定化学网络的常温沥青复合乳液基，改变市政路面的施工方式和环境、通过提高柔性路，结构形式和强度控制手段，用于人口密集区要求严格的路桥施工，对于需要快速开放交通的市政路面具有明显优势。
南京工程学院
2021-01-12
超高强度铜基复合材料
本项目通过在Cu-Cr原位复合材料中加入稀土来提高铜合金的导电率，同时还能有效提高合金的强度和抗软化温度。加入微量合金元素Zr、Ag提高合金的强度和抗软化温度。在Cu-15%Cr合金中加入微合金元素Zr的Cu-15%Cr-0.15%Zr合金，由于Zr的加入可使材料的抗拉强度提高8%左右，并减缓退火处理时强度的下降速度，即提高抗软化温度30～50℃。中间热处理温度在450℃时所得综合性能最佳，在应变量η=8.63时，形变Cu-15%Cr原位复合材料的抗拉强度可以达到995MPa，导电率为75%IACS。CuNb合金经大量拉拔变形后，形成的Nb纤维分布在Cu基体上，Cu-20%Nb（体积分数%）复合材料的抗拉强度接近2000MPa。
上海理工大学
2021-01-12
高性能纤维纸基功能材料制备技术
本技术适用于芳纶纤维、高强高模聚乙烯纤维、碳纤维、聚醚醚酮纤维、聚酰亚胺纤维等高性能化学纤维，采用湿法造纸技术，制备绝缘纸、摩擦材料等纸基功能材料和蜂窝纸等高强度结构材料等。解决了高性能纤维纸基功能材料生产中的纤维改性、分散、湿法成形和高温热压等关键技术。可提供高性能纤维纸基材料湿法连续生产线成套技术，为相关行业提供高性能纤维纸基功能材料和结构材料及其复合材料等高新技术材料产品。
关键技术
对于湿法抄造工艺来说，纤维能否均匀分散、湿法成型工艺和热压工艺是否合理是决定产品质量是否合格的重要因素。本项目成果解决了高性能纤维纸基材料生产中的纤维改性、分散、湿法成形和高温热压等关键技术。超高效碳纤维电磁屏蔽纸的制备创新地利用碳纤维、金属导电纤维这两种纤维的优势互补，保证成纸在拥有良好屏蔽效能的同时具有很好的机械性能和柔韧性。性能良好的超高分子量聚乙烯纤维纸主要是采用纤维洗涤-超声预处理-疏解分散-分散剂分散工艺，通过预处理、添加助剂、成型和增强而制得。采用聚酰亚胺纤维通过自有技术制备得到高性能的聚酰亚胺纤维绝缘纸等纸基功能材料。采用碳纤维配用聚醚醚酮纤维制备纸基摩擦材料。
知识产权及项目获奖情况
一种聚酰亚胺导电纸的制备方法 201610487328.X
一种超高分子量聚乙烯纤维纸的制备方法 201610921059.3
一种超高分子量聚乙烯纤维的预处理分散方法 201610920332.0
一种超高效碳纤维电磁屏蔽纸 201710204473.7
一种聚醚醚酮纤维纸及其制备方法 201710544478.4
一种碳纤维增强聚醚醚酮纸基摩擦材料及其制备方法 201710559878.2
项目成熟度
实验室试验和中试已完成，部分成果已经用于试生产。
投资期望及应用情况
期望在碳纤维、高强高模聚乙烯纤维、聚醚醚酮纤维技等高性能纤维共同进行技术开发或技术转让。
采用高性能纤维制备纸基功能材料和结构材料是航空航天、国防、高铁和电力电机等重要领域开发的一类产品，目前主要是日本、奥地利和美国等国家生产。
国内近年开始关注，并有少数几家开始进行，但尚只能生产少数几类低档次产品。目前已经利用本项目成果建成年产 150 吨聚酰亚胺纤维绝缘纸生产线，生产聚酰亚胺纤维绝缘纸。
江南大学
2021-04-13
锂离子电池正负极材料、准固态锂金属电池等
万立骏院士，1957 年 7 月出生于辽宁省新金县，1987 年 6 月于大连理工大学获硕士学位，1996 年 3 月在日本东北大学获博士学位，1998 年回国到中国科学院化学研究所工作。2009 年 11 月当选为中国科学院院士。主要从事扫描探针显微学、电化学和纳米材料科学的研究。发展了化学环境下的扫描探针技术，在表面分子吸附和组装规律、纳米图案化、表面手性研究等方面取得系列成果。致力于能源转化和存储器件的表界面化学、电极材料制备方法学和材料结构性能的研究，设计制备了系列高性能纳米金属材料、金属氧化物材料和锂离子电池正负极材料等，并应用于能源和水处理领域。该工作通过光学显微镜对凝胶态聚合物电解液(GPEs)中锂离子的沉积/脱嵌过程的电化学行为及形成机理进行了研究。研究表明在低电流密度下，锂离子倾向于在电极表面均匀沉积，成微球状。当电流密度增大时，表面沉积的锂会演变成苔藓状进而形成枝状晶须。此外，作者通过剥离枝晶表面的SEI壳层，利用原子力显微镜(AFM)及电化学阻抗谱(EIS)对其尺寸，形貌，模量及电导率进行了测试。结果表明这类原位生长的SEI具有较为优异的理化特性，有希望直接引入固体电解液锂金属电池中对锂枝晶的生长进行有效的抑制。该研究阐释了锂枝晶的结构演变过程，并对其表面SEI层进行了深入的表征，有助于我们进一步认识锂金属电池的衰降机制。2020 年重要锂电成果有：Angew. Chem. Int. Ed.：通过人工非晶正极电解质界面实现持久电化学界面助力固/液态混合锂金属电池Angew. Chem. Int. Ed.：利用中温转化化学构建空气稳定、锂沉积可调节的石榴石界面Angew. Chem. Int. Ed.：准固态锂金属电池中锂枝晶及其固态电解质界面层的界面演化 J. Am. Chem. Soc.：准固态锂电池中 LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 表面正极界面层的动态演化J. Am. Chem. Soc.：全固态合金金属电池的微观机理：调节均匀锂沉积和柔性固态电解质界面演变
大连理工大学
2021-04-13
基于C60衍生物开发高性能的储锂材料
以羟基修饰的C60（C60(OH)12）和氧化石墨烯（GO）为原料，利用C60(OH)12上的羟基与GO上的羧基和环氧基通过化学合成的方法，将C60(OH)12接枝到GO表面，制备高性能储锂负极纳米复合材料。 C60(OH)12插入氧化石墨烯层间扩大了其层间距，同时含氧官能团提供了更多的氧化还原活性位点，大大提高了纳米复合材料的储锂能力。制备的C60(OH)12/GO纳米复合材料在电流
南方科技大学
2021-04-14
一种高倍率钠离子电池复合正极材料及其制备方法
简介：本发明公开了一种高倍率钠离子电池复合正极材料及其制备方法，属于电池材料技术领域。本发明的一种高倍率钠离子电池复合正极材料的制备方法，其步骤为：(1)将钠源、钒源和磷源加入到双氧水和去离子水的混合溶剂中，搅拌溶解后，再加入碳源有机物和氧化石墨烯，然后油浴搅拌烘干，得到干凝胶前驱体；(2)将得到的干凝胶前驱体在氩气气氛中进行预烧结和烧结处理，即制得磷酸钒钠/碳/石墨烯复合正极材料。本发明用到的反应装置简单，操作方便，成本低，适合于规模化工业生产，且制得的磷酸钒钠颗粒较小且被无定形碳和石墨烯包裹着，具有良好的导电性。作为钠离子电池正极材料时，表现出较高的比容量、良好的循环稳定性和优异的倍率性能。
安徽工业大学
2021-04-11
天津大学研发新方法 数秒内合成锂离子电池正极材料
天津大学近日研究发现了一种可以在数秒内合成锂离子电池正极材料的高温热冲击技术，他们通过这种10000℃/分钟的超高升温速率的技术合成了包括锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等材料在内的常用的几种锂离子电池正极材料。
天津大学
2022-11-29
高功率锌镍一次电池正极羟基氧化镍材料生产技术
高功率锌镍一次电池具有很多优点:①与碱锰电池相比可大功率放电，适合数码相机、摄像机、电动玩具等便携式电子产品使用，如在数码相机中照相的张数可比碱锰电池多3倍以上;②与镍氢电池、锂离子电池相比则不需要充电器进行充电，买来则可使用，很方便;③组装工艺成熟，可利用现成的碱锰电池生产线组装;④适用面广，目前使用锌锰电池、碱锰电池、镍氢电池的地方就可使用锌镍一次电池;⑤绿色电池，对环境没有污染。生产锌镍一次电池的关键就在于其正极材料羟基氧化镍，羟基氧化镍的研发国内外都刚刚起步。
技术成熟程度
我们从2002年就开始羟基氧化镍的制备研究，现已申请有关羟基氧化镍和锌镍一次电池正极制备方法的5项中国发明专利。目前制备羟基氧化镍的工艺已很成熟，已进行了很多次中试试验，性能很好，超过了日本东芝公司。在1000mA恒流持续放电至1.0V的情况下,我们好的配方的电池放电接近1个小时,而日本东芝公司的高能一次锌镍电池只有47分钟。
厦门大学
2021-01-12
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