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废弃锂电池中稀有金属的高值化回收关键技术及推广应用
针对含战略资源固废处理现有方法存在难以回收、难以实现高纯化和低成本无害化等技术瓶颈，以固废减量化和战略金属高值化回收为目标，从浸出的可控性、分离的匹配性和纯化的选择性三个方面开展系统研究和技术创新，突破了5项技术瓶颈，研制了3套新装备，形成适宜钨渣、稀土尾渣和废弃电池中金属资源化的3套技术体系，解决了我国复杂固废中战略金属的选择性和高值化回收技术难题。2016 年 8 月通过了中国有色金属工业协会组织的科技成果评价，以柴立元教授任组长的专家组认为：“项目成功开发了废弃锂
南昌航空大学
2021-04-14
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
二氧化碳减排与资源化绿色利用的 关键技术开发及应用
CO2是引起地球温室效应的罪魁祸首，极难与普通化合物发生反应，本项目是以CO 2 为原料，通过过程耦合和产品耦合等方法，开发了一系列产品清洁生产新工艺，形成了具有自主知识产权的创新成果：1）借用了环氧化合物生产二元醇过程浪费的活性和能量活化CO 2 ，发明了近临界催化反应、热循环节能和反应吸收耦合过程强化新技术，经碳酸丙（乙）烯酯，合成绿色化工原料碳酸二甲酯并联产二元醇；2）在循环经济和节能减排技术领域首先提出了原子有效利用率和社会资源有效利用率的环境友好的评价理论体系，开发了反应耦合过程特性多尺度模拟与优化及工程放大技术；3）从CO 2资源化绿色利用的角度，通过碳酸二甲酯间接实现CO 2 代替剧毒光气，开发了原光气为原料生产的碳酸酯系列产品等；4）发明了产品耦合、过程耦合、能量耦合与系统集成等多项过程强化关键技术和塔设备单元强化技术。本项目推广应用12家企业，与国外先进的甲醇氧化羰基化法相比节约投资75%以上，节能90%以上，投资少、成本低。本项目推广应用后，碳酸酯系列产品从进口国变成了出口国。本项目是减排CO 2并实现资源化绿色化利用的节能、可持续发展、低碳技术。项目具有自主知识产权，掌握核心技术，已获授权发明专利6项，被列为国家863计划重点支持项目。先后荣获：省部级科技进步奖10余项，2010年中国石化行业协会技术发明一等奖，上海市技术发明一等奖。
华东理工大学
2021-04-13
一种锂空气电池用电解液及相应的电池产品
本发明公开了一种锂空气电池，该锂空气电池包括空气正极、 锂负极以及填充在空气正极与锂负极之间的有机电解液，该有机电解 液中包含非质子有机溶剂、锂盐和可溶性催化剂，其中可溶性催化剂 可选择为酞菁过渡金属化合物及其衍生物，例如酞菁铁、以及羧基化 或磺酸化的酞菁铁等。本发明还公开了相应的锂空气电池用电解液。 通过本发明，能够为锂空气电池内部提供一种溶液相的催化体系，这 样即便有大量固体的氧化锂或过氧化锂形成在空气正极的表面，仍然 能够保证催化剂与反应物之间形成良好的接触，相应地，可以使得锂 空气电池的充电电压降低、放电电压升高，与此同时还能提高电池倍 率性能、增加容量，并改善循环性能。
华中科技大学
2021-04-13
一种锂离子/钠离子电池用负极活性材料、负极及电池
本发明提供一种锂离子/钠离子二次电池用负极活性材料、负极 及电池，属于电化学及电池技术领域，负极活性材料包括磷锗化合物， 或/和所述磷锗化合物与单质 P 或/和单质 Ge 所形成的第一复合物，或 /和所述磷锗化合物与导电组元所形成的第二复合物；或/和所述第一复 合物与导电组元所形成的第三复合物。本发明提供的负极包括如上所 述负极活性材料。本发明负极具有比容量高、首次库仑效率高、充放 电电压平台差别小、大电流充放电性能
华中科技大学
2021-04-14
含阳离子的钌络合物染料及其制备的染料敏化太阳能电池
本发明公开了一种含阳离子的钌络合物染料及其制备的染料敏 化太阳能电池。该钌络合物染料含有机阳离子，能改善染料敏化太阳 能电池的光电性能，具体地，能提高染料敏化太阳能电池的短路电流、 开路电压和填充因子，从而明显提高染料敏化太阳能电池的光电转换 效率。
华中科技大学
2021-04-14
稀散多金属采选冶废弃物减量化、资源化与污染控制及环境 管理研究
一、研发背景我国是有色及稀散金属资源大国，产量更是在全球具有绝对控制地位。稀散有色金属矿的开发利用给我国带来巨大的经济效益，与此同时也带来了严重的环境重金属污染。稀散有色金属矿经开采、选、冶加工后，会遗留下大量的尾矿、冶炼渣和各种尘泥。从环保和安全上来说，稀散多金属采选冶废弃物是重大的污染源和危险源，控制固体废弃物污染特别是矿业固体废弃物成为中国环境保护领域的重要问题之一。二、技术内容（1）新型深部充填减量化技术。开发一种价格低廉、材料来源广泛且固化重金属效果优良的地下采矿胶结充填料，能够降低充填采矿成本，并可以安全处置危险废物；（2）尾矿库微生物原位成矿修复技术。利用微生物（硫酸盐还原菌、寡营养铁还原菌）控制环境中 Fe3+ 浓度、降低环境电位、降低环境中游离镉、锑等重金属离子，实现现役尾矿库的微生物生态修复。（3）五层覆盖强还原原位成矿修复技术。基于矿物学--生物地球化学协同作用，开发已闭库或无主尾矿库的重度污染区的五层（无污染客土层、膨润土密封层、有机质深度还原密封层、含高风险稀散多金属及砷和重金属尾矿生物法控制污染主反应层、原始尾矿层）覆盖强还原稳定成矿修复技术。三、作用原理针对我国含稀散多金属硫化矿采选冶废物易引起氧化淋溶、存在溃坝风险和对周边及重大流域构成的严重环境威胁等问题，首先研究采选冶废物处置环境风险评估方法，建立稀散多金属采选冶废物处理处置污染控制技术评估方法；利用冶炼废渣及尾矿库内堆存尾矿，研发新型膏体充填减量化、资源化技术；针对现役尾矿库，利用硫酸盐还原菌及寡营养铁还原菌研发尾矿微生物原位成矿修复技术；针对已闭库及无主尾矿库，基于矿物学--生物地球化学协同作用，研发重度污染区的五层覆盖强还原稳定原位成矿修复技术；组合应用上述技术，在典型稀散多金属采选冶集中区开展技术示范；最终形成“基于风险控制的稀散多金属采选冶废物减量化、资源化处理处置与污染控制方案和环境管理导则”，为我国稀散金属多金属污染防控和环境管理提供技术支撑。
北京科技大学
2021-04-13
锂离子电池电极材料
锂离子电池负极材料主要包括天然石墨、人造石墨、焦碳和碳纤维等。作为电极材 料的活性物质，对碳材料的要求有许多方面：如放电比容量、颗粒大小和比表面积、电 极极化性能、充放电稳定性等。目前国内外有许多研究单位在探索新的制备工艺来改善 电极性能。 采用常压干燥技术，成功地制备了碳气凝胶材料，通过控制制备条件，实现了碳气 凝胶材料微结构人为裁剪与控制。这些新型储能器件具有重量轻、体能密度高、无污染 等优点，是新一代绿色能源材料。多孔碳电极用于锂电池将优于枝晶锂电池，传统的电 极充电时枝晶会在阴极上成核，当枝晶越过电极跨度时将造成短路，从而限制了充电次 数。用多孔碳做电极时，锂离子嵌在石墨结构中，防止了锂金属的沉积和枝晶的形成， 而丰富的孔洞可提高电极与电池溶液的接触面积。碳气凝胶是由间苯二酚和甲醛在碱性 催化剂作用下，通过溶胶-凝胶和炭化工艺制备而成的。通过控制水和催化剂的用量， 可以控制其孔洞结构和密度，它的干燥过程也正由管来的超临界干燥向常压干燥发展， 以便降低气制备成本，改善其性能，使其得到更广泛的应用。碳气凝胶也可能成为电池 材料的理想选择。
同济大学
2021-04-11
锂空气电池及相关材料
该项目涉及一种含新型催化剂的锂空气电池正极及其制备方法。锂空气电池正极材料的质量组成：催化剂为 5-30％，碳材料为 40-80％,粘结剂为 5-30％。催化剂为金属纳米颗粒(20-60nm)高分散在微米级的碳片上的复合材料；所述金属纳米颗粒为钴、镍、铜、锌、锰、铬、钼、钒或钇。碳材料包括乙炔黑、超导炭黑、碳纤维、石墨烯、超导炭黑、科琴黑、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩一种或两种。粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇和丁苯树脂一种或两种以上。本发明的优点是：该催化剂可促进氧的还原，降低充电过电位，在锂空气电池中表现出优异的电催化性能；而且该催化剂工艺简单，采用环保无毒的试剂，在锂空气电池领域有广泛的应用前景。
南开大学
2021-02-01
新型金属氢燃料电池
近日，上海大学材料科学与工程学院教授汪宏斌团队开发的氢燃料电池无人机及无人小车载新型金属氢燃料电池电堆，通过进一步降低动力系统自重提高能效，使其续航时间长达2小时，满足10000平方米空间连续作业，且搭载气瓶充气只需3-5分钟，大大缩短了充电时间。 随着新冠疫情暴发，各地防疫工作迅速展开，无人机以及无人小车广泛应用于短途物资配送、消毒液喷洒、广播宣传、布控监测等多个领域。传统机型多采用锂电池系统作为动力，工作时长短且充电时间长，影响防疫工作效率。相较于锂电池动力系统，氢燃料电池具有清洁环保、能量密度高、充气快、安全等性能优势，能够满足无人机及小车长时间、高强度作业。 目前，汪宏斌团队开发的氢燃料电池无人机及小车搭载消毒装置,已经应用于地方疫情防控工作中，形成了一套以氢燃料电池作为动力系统、高续航、高效率的“陆-空”立体无人防控系统。 浙江省金华市智能制造产业园的企业复工前夕，氢燃料电池无人机在园区内进行了全面消毒作业。此次用于消毒作业的无人机搭载了1.5Kw金属电堆，配置了15kg消毒液，续航里程达2小时。除此之外，无人机还在金华市多个乡镇、街道、社区内进行了广播宣传和消毒作业，大大节省了防疫期间的用人成本，减少了人员聚集带来的疫情传播风险。点击查看原文
上海大学
2021-04-10