我国的动力电池即将进入大规模的报废期，失效锂离子电池安全处置与循环利用对于解决资源短缺以及保护环境均至关重要。本团队针对当前失效锂电池再利用过程中亟待解决的关键问题展开研究，开发了具有自主知识产权的无需物理分选绿色回收失效锂电池全组份的集成技术。集成技术包括失效动力电池中电解液及有机组份高效脱除与产品化利用技术、有价组元的高效回收与高值化再利用技术、石墨负极废料深度净化与性能修复技术、失效磷酸铁锂电池经济制备磷酸铁锂正极材料技术。 通过该技术，失效锂电池中有机组份脱除率大于 95%，其中氟以化学品形式回收，综合回收率大于 90%，有机组份无害化处置率 100%；以全电池计，对于钴酸锂或三元电池，有价金属镍、钴、锰、铜的综合回收率大于 98%，锂的综合回收率大于 95%，对于磷酸铁锂电池，再生磷酸铁锂材料 1C 放电比容量大于140 mAh/g，生产成本低于国内磷酸铁锂主流工艺的生产成本；再生石墨纯度大于 99.5%，性能满足电池级石墨要求。

本研究成果研究出一种先进的能量管理和能量动态平衡新技术、使电池组使 用寿命（续航能力）成倍增长。 由于锂离子电池具有单节电压低的特点，通常将多节电池串联，构成电池组 使用。而由于制造工艺的原因，单体电池的特性总存在差异，在充（放）电过程 中容易出现部分电池过充或过放的现象，严重影响电池的使用寿命，从而导 致电池组使用寿命缩短几倍甚至十几倍。为了延长电池组的使用寿命，必须 使所有的电池均保持在同样的电池荷电状态（SOC, State of Charge）□因此， 需要建立锂离子电池组能量均衡系统，平衡电池组中各个单体电池的SOC,充 分发挥各单体电池性能，提高电池组使用容量，延长其使用寿命。该项技术已 有大量研究成果，包括有损均衡（被动均衡）和无损均衡（主动均衡）两种方式。 有损均衡是能量耗散型方式，技术趋成熟，已经得到广泛应用（丰田普锐斯混动 汽车）。但其能量全部损耗在电阻上，效率低。无损均衡通过电路对能量进行转 移来实现能量均衡，效率高。但其结构复杂，控制难度大，目前还在研究过程中。 主要问题是均衡速度慢、效率低。本研究成果提出了一种先进的电池组能量均衡 技术一一总线式均衡技术，与其它均衡技术相比，具有电路简单、易于模块化、 均衡速度快、效率高、电路成本不显著增加的特点。特别适用于大功率储能系统。 市场及经济效益分析： 该项技术可以应用于各个领域的储能系统，是智能电网、可再生能源接 入、分布式发电、微电网以及电动汽车发展必不可少的支撑技术，不但可以有 效地实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备运行效率、降 低供电成本，而且还可以调整频率和补偿负荷波动，提高电网运行稳定性。例如, 风力发电与光伏发电互补系统组成的局域网；偏远地区供电、工厂及办公楼供电; 通信系统中不间断电源和应急电能系统；大规模电力存储和负荷调峰系统；电动 汽车的动力系统；国家重要部门的大型后备电源；军事领域中可移动大型供电设 备等。因此，该项技术具有巨大的产业化效益。

北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院张芳副教授与美国Texas A&M University张人一教授团队开展合作研究，揭示区域雾霾形成的新机制，与驱动我国雾霾的长期趋势和辐射强迫变化的主要原因。研究显示，近几年，我国虽然重度雾霾发生频率减少，但中/轻度雾霾仍然频频发生，这主要由于在低的SO2浓度和中等相对湿度条件下黑碳（BC）表面的催化氧化反应所引起的颗粒物快速增长所造成。新发现的这种反应机制会增强BC气溶胶对大气的加热和对地表的冷却效应，降低边界层高度，加剧雾霾的发生和发展。但同时，增强的大气加热和地表冷却效应几乎可抵消，因此对大气层顶的总辐射强迫几乎无改变。研究结果表明，近期国家对工业源减排有效的减少了空气中SO2的浓度， 但控制SO2的浓度仅减少重度雾霾的发生频率，不会根本消除重度雾霾的发生与减少轻/中度雾霾发生的频率。指出需同时控制一次排放的黑碳以及其他污染气态物（NOx和NH3等）。 该成果第一作者为北京师范大学全球院张芳副教授。参加研究的其他团队还包括中科院大气物理研究所孙业乐研究员团队等。本研究得到国家自然科学基金和科技部国家重点研发计划资助。成果于北京时间2月10日发表在美国著名科学期刊《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America，缩写PNAS）上。 由于一系列强有效的减排措施，自2013年以来我国重度雾霾（日均PM2.5>200 μg m-3）发生的频率已明显减少。但研究团队基于长期观测资料的分析显示，过去15年（2004-2018年）轻/中度雾霾（PM2.5=100-200 μg m-3 ）天数平均达到全年的30%（~113天），且近几年并未呈下降趋势（2013和2018年分别达到176和227天），及重度雾霾的时有发生。如何解释这种雾霾的形成与趋势，仍然是我国研究学者所面临的具有挑战性的前沿科学问题。 本研究论文基于长期观测资料及短期强化观测、实验室烟雾箱模拟以及模型计算等多种手段和方法，从中国近几年强减排、强控制的情境下但雾霾仍然频频发生为着重点，针对我国高浓度水平的一次细颗粒物黑碳（Black Carbon, B）和气态前体物，设计并控制不同湿度条件开展了新鲜排放的BC暴露在大气中最常见的气态污染物（SO2,NO2和NH3）中的烟雾箱模拟实验，揭示BC表面催化SO2的氧化反应过程中硫酸盐的形成和增长、化学机理和影响因素。研究团队发现在极低的SO2浓度（几个ppb）和中等相对湿度（40%）下该反应就可快速生成PM2.5中的主要成分硫酸盐。进一步将实验室烟雾箱的结果应用到实际大气中硫酸盐生成的估算中，发现通过这种BC表面的催化反应途径对中/轻度雾霾和重度雾霾期间硫酸盐总量的贡献分别达到了90-100%和30-50%。此外，基于辐射传输模型模拟计算，还发现该反应机制显著增强了BC气溶胶对大气的加热和对地表的冷却效应，而这种反应机制对大气层顶的净辐射强迫的改变却很小。因此，这种新的机制不仅解释和厘清了为何在大力减排SO2的情境下，我国近几年中/轻度雾霾仍然频频发生的原因和化学机理；首次指出BC气溶胶对区域环境产生重要影响，对全球气候辐射强迫的贡献则可能微乎其微。该研究成果对我国及世界发展中国家合理制定减排措施以治理雾霾、改善空气质量及应对气候变化均具有切实有效的理论指引意义。 论文第一作者我校全球院张芳副教授多年来一直从事大气化学、大气物理以及全球气候和区域环境领域相关的研究，基于多种手段和方法（外场观测、烟雾箱实验和模型模拟等）开展大气细颗粒物（气溶胶）及其环境气候效应研究。近几年的研究主要集中在区域大气细颗粒物理化特性、二次转化和形成、老化和混合状态、吸湿核化（CCN）及其环境气候效应。相关成果发表在PNAS、Atmos. Chem. Phys.、Geophys. Res. Lett.、J. Geophys. Res.、Atmos. Environ.等领域内权威期刊等近70篇，Google 学术SCI总引1600余次， H-index 指数 19。

北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院张芳副教授与美国Texas A&M University张人一教授团队开展合作研究，揭示区域雾霾形成的新机制，与驱动我国雾霾的长期趋势和辐射强迫变化的主要原因。研究显示，近几年，我国虽然重度雾霾发生频率减少，但中/轻度雾霾仍然频频发生，这主要由于在低的SO2浓度和中等相对湿度条件下黑碳（BC）表面的催化氧化反应所引起的颗粒物快速增长所造成。新发现的这种反应机制会增强BC气溶胶对大气的加热和对地表的冷却效应，降低边界层高度，加剧雾霾的发生和发展。但同时，增强的大气加热和地表冷却效应几乎可抵消，因此对大气层顶的总辐射强迫几乎无改变。研究结果表明，近期国家对工业源减排有效的减少了空气中SO2的浓度， 但控制SO2的浓度仅减少重度雾霾的发生频率，不会根本消除重度雾霾的发生与减少轻/中度雾霾发生的频率。指出需同时控制一次排放的黑碳以及其他污染气态物（NOx和NH3等）。 该成果第一作者为北京师范大学全球院张芳副教授。参加研究的其他团队还包括中科院大气物理研究所孙业乐研究员团队等。本研究得到国家自然科学基金和科技部国家重点研发计划资助。成果于北京时间2月10日发表在美国著名科学期刊《美国科学院院报》（Proceedings of the National Academy of the Sciences of the United States of America，缩写PNAS）上。 由于一系列强有效的减排措施，自2013年以来我国重度雾霾（日均PM2.5>200 μg m-3）发生的频率已明显减少。但研究团队基于长期观测资料的分析显示，过去15年（2004-2018年）轻/中度雾霾（PM2.5=100-200 μg m-3 ）天数平均达到全年的30%（~113天），且近几年并未呈下降趋势（2013和2018年分别达到176和227天），及重度雾霾的时有发生。如何解释这种雾霾的形成与趋势，仍然是我国研究学者所面临的具有挑战性的前沿科学问题。 本研究论文基于长期观测资料及短期强化观测、实验室烟雾箱模拟以及模型计算等多种手段和方法，从中国近几年强减排、强控制的情境下但雾霾仍然频频发生为着重点，针对我国高浓度水平的一次细颗粒物黑碳（Black Carbon, B）和气态前体物，设计并控制不同湿度条件开展了新鲜排放的BC暴露在大气中最常见的气态污染物（SO2,NO2和NH3）中的烟雾箱模拟实验，揭示BC表面催化SO2的氧化反应过程中硫酸盐的形成和增长、化学机理和影响因素。研究团队发现在极低的SO2浓度（几个ppb）和中等相对湿度（40%）下该反应就可快速生成PM2.5中的主要成分硫酸盐。进一步将实验室烟雾箱的结果应用到实际大气中硫酸盐生成的估算中，发现通过这种BC表面的催化反应途径对中/轻度雾霾和重度雾霾期间硫酸盐总量的贡献分别达到了90-100%和30-50%。此外，基于辐射传输模型模拟计算，还发现该反应机制显著增强了BC气溶胶对大气的加热和对地表的冷却效应，而这种反应机制对大气层顶的净辐射强迫的改变却很小。因此，这种新的机制不仅解释和厘清了为何在大力减排SO2的情境下，我国近几年中/轻度雾霾仍然频频发生的原因和化学机理；首次指出BC气溶胶对区域环境产生重要影响，对全球气候辐射强迫的贡献则可能微乎其微。该研究成果对我国及世界发展中国家合理制定减排措施以治理雾霾、改善空气质量及应对气候变化均具有切实有效的理论指引意义。 论文第一作者我校全球院张芳副教授多年来一直从事大气化学、大气物理以及全球气候和区域环境领域相关的研究，基于多种手段和方法（外场观测、烟雾箱实验和模型模拟等）开展大气细颗粒物（气溶胶）及其环境气候效应研究。近几年的研究主要集中在区域大气细颗粒物理化特性、二次转化和形成、老化和混合状态、吸湿核化（CCN）及其环境气候效应。相关成果发表在PNAS、Atmos. Chem. Phys.、Geophys. Res. Lett.、J. Geophys. Res.、Atmos. Environ.等领域内权威期刊等近70篇，Google 学术SCI总引1600余次， H-index 指数 19。

纳米材料和纳米技术在能源、环境、资源和水处理产业应用近年来出现了良好的开端。纳米净化剂、 纳米助燃剂、纳米固硫剂、用于水处理的纳米絮凝剂等新型产品相继开发成功，在这些产品基础上，发展 了一些新型纳米产业。针对市场需求，项目部应用模版合成技术、水热技术、浸渍法等生产了大批的纳米 材料和VOCs催化剂。项目部目前工作重点有：继续放大纳米材料的生产工艺、VOCs催化剂研发生产，市 场实用的新型纳米材料和催化剂的研究与开发、产品的推广销售等。

本发明属于森林草原灭火机械技术领域，特别涉及一种高速脉冲空气灭火喷枪。目的是为了解决传统小型手持式风力灭火机风速低，能量利用率低，灭火不彻底的问题。由空气压缩机产生的高压空气通过可调式共振腔，产生脉动高压高速空气，应用此脉动空气进行两次引流，即产生脉动高速大风量灭火气流。这种灭火方式能量利用率高，可以实现瞬间灭火，并且能够最大程度的减少复燃的情况发生，有效保护灭火人员的人身安全。该喷枪操作简便，质量较轻，可以灵活作业。应用本发明提供的高速空气灭火喷枪进行灭火，可大大提高灭火效率，缩短灭火时间。

1 成果简介独头掘进的深长隧道、坑道、地下人防工程及国防工程等无论是爆破或挖掘施工时，还是后续渣石清运，以及后来正常使用时，内部都会产生大量粉尘颗粒、烟雾和有害气体。而此时通风换气不仅难度大、设施投入大、功耗大，而且效率低下，影响工程进度和人员健康。 隧道空气快速净化车针对隧道封闭空间特点、利用相对运动原理，将传统利用风机管道把污染空气送到净化设备的方式改为净化车向污染空气的相对运动。其工作时伸展变大，基本遮挡隧道断面，所行驶过的空间空气得到净化。不工作（如渣石清运）时收缩变小，停靠洞壁。其利用静电除尘原理和细微颗粒凝聚技术净化粉尘和烟雾。利用等离子体技术净化有害气体。2 技术指标（ 1） 净化效率满足国家关于作业区空气质量标准； （ 2） 工作时，净化车移动速度约 0.5m/s。3 应用领域（ 1） 铁路、人防、国防工程隧道施工中粉尘、烟雾、有害气体的同时快速净化； （ 2） 城市地铁内突发毒气的快速净化。4 效益分析目前我国正在大力发展铁路，深长隧道施工越来越多。二炮系统也有大量地下施工，且由于保密要求不采用洞外空气置换，更需要方便实用的内部高效净化技术。城市地铁发展迅速，万一突发毒气事件，虽然可采用置换方式将有毒气体排到地面稀释，但若地面有风且附近有高密度住宅区，工作将受阻。可变形的隧道空气快速净化车将是同类技术的优选。5 合作方式联合开发、填补国内外空白

空气耦合超声成像系统是一种非接触的超声无损检测技术，可以避免常规超声在检测过程中对被测检件的污染和破坏。针对航空航天领域多种先进复合材料的非接触式评价需求，实验室现已建立了大型空气耦合超声检测系统。 主要应用于航空航天领域多种先进复合材料的非接触式无损评价，检测对象包括包括纤维增强复合材料（CFRP、GFRP、GLARE）、夹芯结构复合材料（蜂窝夹芯复合材料、泡沫夹芯复合材料）、耐高温复合材料（C/C复合材料、C/SiC复合材料）等。 该系统已用于中国商用飞机有限责任公司、上海航天800所、上海飞机制造有限公司、成都飞机工业(集团)等对新型复合材料的检测中。 主要性能指标：1. 增益：最大增益可达104.5dB以上；2. 扫查区域: 182cm x 91cm；3. 扫查速度：最高250mm/s；4. 扫描精度：最小0.2mm；5. 检测频率：500kHz，1.5MHz。 空气耦合超声检测系统是北航无损检测技术研究中心自主研制的设备，具有自主知识产权。

成果介绍水资源匮乏是全球绿色可持续发展面临的重大问题之一。地球周围空气中的水含量预计有1300万亿升，相当于全球湖泊淡水总含量的10[%]。对于这一“零成本”资源的综合利用，一方面，将有效缓解淡水资源短缺问题；另一方面，将实现对空气湿度的调控，为人类活动和生活居住提供舒适的空间，并改变人类的生存方式。基于上述挑战，本项目拟研制基于超强吸水二维纳米片的无能耗空气水捕获材料，并搭建相关水捕获装置。在水捕获装置中，超强吸水二维纳米片可以高效、主动地吸附空气湿度中的水分，吸附饱和后，在太阳光的照射下，吸附水将蒸发释放并收集，从而实现可循环的、无额外能量输入的空气水捕获。技术创新点及参数本项目的技术优势在于，超强吸水二维纳米材料的空气水捕获容量达自身重量的658[%]，且捕获水可以在45ºC左右（即太阳光触发下）解吸，从而实现了理想的、无额外能量输入的、淡水捕获和供给。在理想情况下，1Kg超强吸水二维纳米材料可以在1天之内捕获21.5L的安全淡水。此外，本项目的超强吸水二维纳米材料可以用于研制可旋转湿度控制玻璃窗。玻璃窗朝空间内的一侧旋涂超强吸水二维纳米片，在调节空间内湿度达到一定程度后，180度旋转玻璃窗，空间外的太阳光将刺激吸附水的释放，从而实现了一种无能耗的空间内湿度可循环控制策略。这种湿度控制玻璃窗对未来的建筑设计、武器装备等领域将产生颠覆性影响。市场前景目前国内外研究的空气水捕获材料主要存在吸附量低、循环利用能耗高、材料制备复杂等缺点，本项目的超强吸水二维纳米片将有效弥补这些缺点，实现安全、绿色、无能耗的空气水捕获挑战目标，并实现产业化生产和应用。这一装置将为军民在山区、沙漠、海洋等安全淡水资源短缺地区提供一种简便高效的无能耗淡水供给策略。