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有机电极材料在锂电池中的实际应用前景分析
中国科学院院士、南开大学教授陈军团队受Nature子刊《自然评论·化学》编委会邀请，发表题为“有机电极材料在锂电池中的实际应用前景分析”的综述论文。该文章深入阐述了有机电极材料的结构特征、作用机理、构效关系等，着重分析了有机电极材料的实际现状和应用前景，有助于学术界和工业界充分了解有机电极材料的实际应用潜力和待解决的问题，有望激发更多应用导向的研究工作，进而促进未来有机电池的商品化应用。文章第一作者为卢勇博士，通讯作者为陈军院士。锂离子电池目前广泛应用于各类便携式电子设备，在人类社会的信息化、移动化、智能化、社会化等方面凸显作用，并有望在电动汽车和智能电网等领域大规模应用。商品化锂离子电池的正极材料主要是无机过渡金属氧化物和磷酸盐，其中过渡金属资源大都不可再生，电池回收利用技术复杂、成本高，从长远的角度来看可能会面临资源短缺等难点问题。因此，可循环再生的电极材料开发已成为电池领域的学术前沿和重大需求。有机电极材料由于含有丰富的碳、氢、氧等元素而显现出可再生、绿色环保、低成本和高容量等优点，近年来受到了广泛的关注。有机电极材料的制备具有合成创造的特点。有机电极材料一般可以从植物中（比如玉米等作物和苹果等果蔬）直接提取或者以生物质材料为原料通过简单的方法制备得到；在有机材料提取制备、电池装配和回收过程中产生的二氧化碳又可以被植物吸收利用，因而体现了很好的循环和可再生性。然而，有机电极材料还面临着在电解液中溶解度大、导电性差、密度低等难点问题，其材料特征、作用机理、构效关系等亟待深入理解。陈军院士团队的综述论文围绕有机电极材料的未来发展提出见解。文章指出，有机电极材料具有结构可调控特点。根据不同的分子结构和反应电位，有机材料在实际应用中可作为正极或者负极活性材料。文章首先讨论了有机电极材料本身的各种关键性质，包括材料的能量密度、功率密度、循环寿命、密度、电导率、能量效率、价格、资源可用性和热/化学稳定性。其中能量密度、功率密度和循环寿命是材料的基本电化学性质，这些性质会受到材料密度和电导率的影响，其他因素如稳定性和价格等也是必须要考虑的问题。接着从实际电池应用角度分析了电极中活性物质的单位面载量和电解液用量等因素对全电池性能的影响。最后利用软件对以有机材料为正极或者负极的实际锂电池体系进行了模拟，得出了相关电池体系的性能（如整体能量密度、功率密度）和价格等参数。结果表明，n型有机正极材料特别是羰基化合物具有较好的实际应用前景。
南开大学
2021-04-11
探测海底热液的数据自容式丝状三电极传感系统
本实用新型公开了一种探测海底热液的数据自容式丝状三电极传感系统，实现海底热液羽状流中的金属离子浓度异常检测，同时引入温度传感，完成不同传感器数据融合与校准，提高了极端环境中的传感器的检测准确性和抗干扰能力。该传感器系统由钛合金耐压腔体和固定在腔体内的数据自容式金属离子检测仪器组成，其中金属离子检测仪器包括电源模块、模拟电路模块、数字电路模块和传感器，以完成系统的自动检测与数据存储，实现对海底金属离子浓度和温度的长期监测，对于海底热液探测具有极大的参考价值与应用前景。
浙江大学
2021-04-13
石墨电极气体开关的充气配比控制装置、充气装置及方法
本发明公开了一种石墨电极气体开关的充气配比控制装置、充 气装置及方法；充气配比控制装置包括第一可控压力阀、第二可控压 力阀、第三可控压力阀、第四可控压力阀、第一气压传感器、第二气 压传感器、第一机电控制器、第二机电控制器、控制终端，第一缓冲 气室、第二缓冲气室和混合气室。按照一定的惰性气体设置方案，通 过一定充气配比方法，控制终端控制机电传感器，使可控压力阀动作， 通过气压传感器监控压力值，使缓冲气室中的充入的气体达到设定的 气压值，最终在混合气室中得到所需的完成配比的混合气体，并完成 对气体开关的
华中科技大学
2021-04-14
一种非接触式心电电极模块及心电图检测装置
本发明属于生物心电信号测量领域，公开了非接触式心电电极 模块及心电图检测装置，心电电极模块由电路层、地层、屏蔽层和电 极层构成；电极层包括心电信号检测区和共模信号反馈区；电路层包 括缓冲电路、地端接口、参考电压接口、信号输出接口、电源接口和 右腿驱动接口、第一过孔、第二过孔、第三过孔和第四过孔；缓冲电 路的地端与地端接口连接后通过第三过孔与地层连接；第一过孔将信 号输入端与心电信号检测区域相连接，第四过孔将右腿驱动接
华中科技大学
2021-04-14
用于快充锂离子电池的大尺度单层颗粒电极设计
本成果提出了一种由大尺度单层颗粒组成的电极结构，该电极具有垂直于集流体的载流子传输通道，能够解决高载量电极所面临离子传输速率慢的问题。将红P负载到具有垂直排列纳米通道（~22nm）的大块石墨烯基颗粒中（红P/VAG，~60μm），设计了由大尺度单层红P/VAG颗粒组成的电极。所设计的电极能够同时实现锂离子电池的快速充电和高的能量密度，具有非常广阔的应用前景和巨大的商业价值。
华中科技大学
2022-07-05
一种高性能精细化透明导电电极的制备方法
本发明提供了一种高性能精细化透明导电电极的制备方法，包 括下述步骤：(1)通过非接触式一维纳米材料阵列的大面积组装方法获 得单方向有序排列的金属纳米线阵列，并在与阵列垂直的方向采用所 述非接触式一维纳米材料阵列的大面积组装方法，获得垂直方向的有 序排列的金属纳米线阵列后形成金属纳米线透明导电网络；(2)对金属 纳米线透明导电网络进行精细化刻蚀，并在刻蚀时选择与有序排列的 金属纳米线平行的方向进行，刻蚀后获得精细化透明
华中科技大学
2021-04-14
一种集成有接地电极的气流辅助电喷印喷头
本发明属于电流体喷印喷头相关技术领域，其公开了一种集成 有接地电极的气流辅助电喷印喷头。所述气流辅助电喷印喷头包括进 液筒、气罩、金属针头、导电线、电极罩及环形电极。所述进液筒连 接于所述气罩且部分收容于所述气罩内。所述气罩的两端分别连接所 述进液筒及所述电极罩;所述金属针头一端与所述进液筒形成螺纹连 接，另一端穿过所述气罩伸入所述电极罩内;所述导电线的一端连接 于高压电源，另一端穿过所述进液筒连接于所述金属针头;所述环形 电极嵌设在所述电极罩内，且其通过接地来将接地电极集成在所述气 流辅助电喷印喷
华中科技大学
2021-04-14
预移相模型热线（膜）动态流速计
用于中低速风洞动态流速测量，是湍流研究，风洞试验的必备设备。 功能特点： 1.操作极简单，无需平衡消振荡调节； 2.流速全范围一次标定，任意测量； 3.动态响应极好，贫响宽； 4.全计算机控制处理，高速 A/D，软件包内含基本流体测量，研究算法。 应用领域： 风洞试验，环境现场流场测量分析等
同济大学
2021-04-11
无膜分步法电解水制氢
传统的电解工业（电解水、氯碱工业）阴、阳极会同时产生两种气体，一般采用离子交换膜防止两种气体的混合，避免爆炸性混合气体的产生。离子交换膜的使用增加了电解的成本，此外膜内阻也增加了电解的能耗。且由于阳极和阴极室的气体压力必须通过稳定的电源输入保持平衡，很难利用风能和太阳能等不稳定的可持续能源来直接为离子膜电解池供电。另一方面，电解池中的高压气体和阳极氧化过程的中间产物也会加剧膜的老化降解，近一步增加电解成本。基于电池电极的分步法无膜电解技术有望为电池电极反应推出一个新的研究方向，随着电池工业迅速发展，电池电极的制备已经非常成熟，分步法电解技术很容易利用现有的商业化电极实现产业化。
复旦大学
2021-04-10
MBR-X系列膜生物反应器
膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与生物处理方法的高效结合，其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离，经过一系列研究和改进后，膜生物反应器(MBR)可直接达到处理出水回用的目的，并且具有污水三级传统工艺无法比拟的优点： 1、微生物数量高于常规生物处理2～5倍，处理程度高，中空纤维膜孔径0.2μm，能高效进行固液分离，出水悬浮物浓度和浊度接近于零，细菌总数接近于零，可直接用于回用目的。 2、处理工艺简单可靠，构筑物少，可大规模节省占地面积和征地费用，降低水处理投资，占地面积约为常规二级处理加深度处理工艺的1/4～1/10。 3、污泥龄长，污泥产量低，除无机颗粒物外，基本无剩余污泥排放，由于不投加化学药剂，所以不产生化学污泥。 4、出水水质优良，各项指标低于国家污水回用有关标准规定，且不受进水水质影响。 5、自动化程度高，利用PLC进行控制，不需设置专人管理，人员经短期培训就能操作，维护工作量小。一、MBR-X系列膜生物反应器进水处理出水水质比较 1.进水水质：(对于高浓度有机废水可采用在MBR反应器前增加预处理措施) CODcr＜500mg/L BOD5＜300mg/L SS＜300mg/L NH4+-N＜40mg/L 2.出水水质： CODcr＜20mg/L BOD5＜5mg/L SS=0mg/L NH4+-N＜1mg/L 浊度＜1NTU 细菌总数＜20个mg/L 大肠杆菌数未检出二、MBR-X系列膜生物反应器适用范围 1．生活污水 2.工业污水①城市生活污水 ①食品工业废水 ②宾馆、办公楼污水 ②印染工业废水 ③工矿企业生活污水 ③制药工业废水 ④公厕粪便水 ④石油化工废水 ⑤洗车业废水 ⑤造纸工业废水 ⑥垃圾渗透液等 ⑦焦炭或煤气含酚工业废水
上海理工大学
2021-04-11