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锂离子电池制造工艺原理与应用
首部系统讨论锂电制造工艺的高水平科技著作《锂离子电池制造工艺原理与应用》由化工出版社出版。辽宁工程技术大学杨绍斌教授和美国斯坦福大学博士后梁正编著，共63万字。历经12年编著而成，经三位院士推荐，获得国家科学技术学术著作出版基金资助。该书构筑了锂电制造工艺的理论框架，集成反映了国内外相关基础与应用研究最新成果，包括制浆、涂布、辊压、分切、焊接、装配和化成等章节。锂电的原材料著作已经出版多部，但锂电生产工艺涉及化工、机械、粉体、材料和电气等多学科知识，企业公开资料少，至该书出版之前，国内外未见系统讨论制造工艺的著作出版，该书填补了锂电制造工艺领域著作的空白。
辽宁工程技术大学
2021-05-04
全固态电池正极/电解质界面研究
项目成果/简介:硫化物固态电解质（LGPS）由于拥有与液态电解质接近的室温离子电导率，因此被视为下一代高能量密度电池的候选体系之一。但是，由于硫化物固态电解质较窄的电化学窗口（如Li10GeP2S12，1.7~2.1 V vs. Li/Li+）,在与较高工作电压的LiCoO2氧化物正极（LCO）匹配时会发生一系列副反应，在界面处堆积低电导的氧化副产物(如Li3PS4, S, GeS2），同时LGPS和LCO电化学势的不匹配还将导致界面处产生空间电荷层（SCL），这些因素都将极大地增加固态电池的界面阻抗，进而使得固态电池的性能迅速衰减。目前，解决氧化物正极-硫化物固态电解质界面不匹配问题的主要途径为在氧化物正极表面包覆一层过渡层，用以缓冲正极和电解质界面的电势不匹配问题。 通过简单易行的固相包覆方法，首先将粒径为10 nm二氧化钛纳米颗粒均匀分散在钴酸锂表面，再通过高温烧结处理在钴酸锂表面形成一层约1.5纳米保护层。对照实验，FIB-TEM原位观察和XPS佐证表明通过高温原位反应钴酸锂表面将形成Li2CoTi3O8尖晶石相(LCTO)。具有稳定三维尖晶石结构的LCTO晶体在钴酸锂工作的电压区间依然能保持结构稳定，与钴酸锂基体之间具备较强的键合，同时具有高的锂离子扩散能力（Li+= 8.22×10-7 cm2 s−1），低电子电导（2.5×10-8 S cm-1）。这些性质将有助于在LCO和LGPS之间形成有效的电压降，保持界面稳定性的同时提供快速的离子迁移通道。理论计算表明，相较于LCO/LGPS界面，通过引入LCTO中间层产生的两个替代界面，即LCTO/LCO和LCTO/LGPS具有更强的热力学稳定性和更强的界面亲和力。
厦门大学
2021-04-10
KSQ-500电池极片卷绕设备开发
研究领域 以企业的生产需要为出发点，以研发新产品、新设备、新工艺为目标，进行光机电一体化成套设备及新技术的研究与开发，解决企业发展过程中的瓶颈问题。围绕创新制造工艺、机电控制及自动化，开展绿色化、系统化智能机电一体化技术及其在生产过程中的应用研究。主要研究方向有：（1）绿色新能源生产技术及设备（2）特种加工机械（3）新型包装机械（4）根据企业实际需求定制光机电一体化成套设备（生产线）的研发。科研成果及简介 所承担主要项目： 锌空燃料电池极片干嵌法成形过程控制的理论与技术(国家自然基金) ·高速水墨柔性印刷模切机CL1224 （国家科技部） ·机械软起动控制系统的开发（天津市教委） ·柔性传动行星轮差速机构的研究 （河北省教育厅） ·机械液压自动控制软启动系统（石家庄科技局） ·自动分页装订机的开发研究（河北省教委） 横向课题： 纸管机开发（天津巨业衣架制造有限公司） 盘料螺纹钢滚丝机（天津市天鹏建筑器材有限公司） 五金平台自动机械手的研制（庆辉五金制品有限公司） 乒乓胶皮海绵上料系统的研发（天津七二九体育器材开发有限公司） 电池极片卷绕设备（海裕百特锂能设备有限公司） 锂电池极片轧制卷绕线 ； 流延膜挤压收卷装置及控制系统的合作研发； 瓦棱机生产线控制系统的研制； KSQ-500电池极片卷绕设备开发 木工挖船机（威卢克斯有限公司） WS-260卫生巾生产线获奖与专利一种布料机 发明专利 专利号：200910068754.x一种双向水泥土搅拌桩机 发明专利 专利号：200910069172.3一种双向水泥土搅拌桩机 发明专利 专利号：200910069171.9一种双向水泥土搅拌桩钻杆 发明专利 专利号：200910069170.4一种收获机 发明专利 专利号：200910069269.4可转让项目 可承担（合作开发）科研项目与技术合作光机电一体化成套设备（生产线）的研发
河北工业大学
2021-04-11
锂离子电池正极材料锰酸锂
成果描述：针对目前太阳能、风能和电动汽车、电动自行车的飞速发展对储能电池寿命、安全性能以及低成本需求，以及现有储能电池能量密度和功率密度不够，安全性差且使用寿命短的矛盾。本项目通过对制备工艺的严格控制合成单晶结构锰酸锂系正极材料，用碳纳米管从微观层面上改善锰酸锂系正极材料的性能，结合金属改性以及高分子材料的表面包覆制备出高比容量、高安全性和长寿命锰酸锂系储能电池电极材料。通过与锰酸锂系电极材料相匹配的电解质和负极材料的优化和修饰，以及电池的合理设计开发基于锰酸锂系正极材料的高性能储能电池，实现锰酸锂系储能电池在智能电网储能等方面的应用。市场前景分析：低成本普通锰酸锂电池可广泛应用于储能系统，比如高档住宅小区的太阳能路灯、景观照明灯、移动通讯基站蓄电池、风能发电等储能系统。以化学二氧化锰为锰源掺杂改性制备的高温锰酸锂电池具有容量高、动力性好等优点，可广泛应用于动力电源系统市场，主要针对电动自行车、电动汽车、电动观光车、旅游游艇等。与同类成果相比的优势分析：克容量(1C)：110mAh/g； 10C/1C＞80%； 普通型：常温循环800次保持80%以上； 高温型：55℃循环500次保持70%以上。 国际领先。
四川大学
2021-04-11
高比能锂离子电池正极材料
自2000年始开展相关研究，具有深厚的技术积累，通过优化合成工艺、体相掺杂、表面包覆等手段有效地提高了材料的比容量和循环稳定性，材料性能达到国际先进水平，已完成高镍三元材料、高电压钴酸锂、富锂锰基等高能量正极材料的公斤级小试和评测。其中，高镍三元氧化物正极材料0.05 C首圈放电比容量可达200 mAh/g以上，100圈循环容量保持率达92%。高比容量高镍三元氧化物正极材料及其制备技术：开发出了具有高比容量和长循环寿命的高镍三元材料，提高材料结构的优化及制备技术的创新，显著降低了材料成本，提高了材料的放电比容量和循环稳定性，0.05 C首圈放电比容量可达200 mAh/g以上，100圈循环容量保持率达92%。
厦门大学
2021-04-11
太阳电池用ZAO透明导电薄膜
透明导电氧化物薄膜具有良好的导电性能和透光性能，广泛应用于平面液晶显示（LCD）、电致发光显示（ELD）、等离子体显示（PD）以及太阳能电池、热镜、电磁屏蔽等。在相当一段时间内, In2O3：Sn (ITO) 薄膜作为一种典型的透明导电氧化物薄膜得到了极广泛的应用，但ITO 薄膜中的铟有毒，在制造和应用中对人体有害；ITO 中的In2O3 的价格昂贵,成本较高， ITO 薄膜易受氢等离子体的还原作用，这些缺点在很大程度上限制了ITO 薄膜的研究和应用。新型透明导电ZnO :Al (AZO) 薄膜中的ZnO 价格便宜,来源丰富,无毒,并且在氢等离子中稳定性要优于ITO，在很多领域特别是太阳电池领域具有逐步取代ITO薄膜的趋势。本产品是多层ZAO透明导电膜，具有透过率高和电阻率低的优点，而且非常适合制备绒面，可作为陷波结构应用于薄膜太阳能电池中。 透明导电膜的主要性能指标有两个：透过率和方阻。产业化对透明导电膜透过率的要求一般要达到80%以上，南韩的Ｗｏｏｎ－ＪｏＪｅｏｎｇ制备的ZAO膜在可见光区域的平均透过率大于９５％，是国际最高水平。国外科研人员制备的ZAO透明导电膜室温电阻率最低可达3×10-4Ω·cm，方块电阻最低可达3Ω/□。国内制备的ZAO透明导电膜一般平均透过率约为80%，电阻率在10-3数量级。 本产品具体性能指标是：透过率＞85%，方阻<50Ω/□。 太阳电池是正在蓬勃发展的产业。国务院刚刚颁布的《可再生能源中长期发展规划》中明确提出：到2010年，太阳能发电总容量达到30万千瓦，其中全国将建成1000个屋顶光伏发电项目，总容量5万千瓦，大型并网光伏电站总容量2万千瓦；到2020年，太阳能发电总容量达到180万千瓦，其中全国建成2万个屋顶光伏发电项目，总容量100万千瓦，太阳能光伏电站总容量将达到20万千瓦；另外，光伏发电在通讯、气象、长距离管线、铁路、公路等领域的应用，计划到2010年也将累计达到3万千瓦，到2020年将达到10万千瓦。而全球太阳能光伏市场将从2000年的10亿美元到2015年扩大到1500亿美元。透明导电薄膜是太阳电池中关键的薄膜，需求巨大。
上海理工大学
2021-04-11
高能量密度柔性锂离子电池
在设计柔性锂离子电池负极材料上取得了突破，以表面刻蚀剥离处理的碳布为基底(CC@EC)，水热法生长NiCo2O4(NCO)纳米线阵列。当其应用于锂离子电池负极时，表现出了优异的储锂性能。作者通过DFT计算发现，NCO与CC@EC具有强的相互电子作用、在锂离子传输过程中具有更低的反应能垒。此外，作者进一步通过原位拉曼光谱阐明了CC@EC基底对电极材料储锂性能提升的贡献因素。在此基础上，获得了具有高载量下高能量密度 (314 Wh/kg) 的全柔性锂离子电池(总重量为281 mg)，具有出色的柔韧性和良好的储能性能，为未来的便携能源开启了新的方向。
中山大学
2021-04-13
锂电池有机电极材料相关研究
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，1967 年生，1985-1992 年在南开大学化学系学习，先后获学士、硕士学位，并于 1992 年留校工作；1996-1999 年在澳大利亚 Wollongong 大学材料系学习，获博士学位；1999-2002 年在日本大阪工业技术研究所任研究员。自 2002 年任南开大学教授、博士生导师，2014 年入选英国皇家化学会会士（FRSC）， 2017 年当选中国科学院院士，2020 年当选发展中国家科学院院士。2020 年重要锂电成果有：Nat. Rev. Chem.：实用锂电池有机电极材料的前景 Angew. Chem. Int. Ed.：紫精晶体作为锂电池正极的储能机理及结构演化 Materials Today：锂离子电池高能层状氧化物正极材料的研究进展与展望
南开大学
2021-04-13
大容量长循环寿命的锂硫电池
该电池利用了若干种纳米结构的锂硫正极材料，通过将形成纳米级分散的杂化结构，该复合正极材料有很好的导电性，其结构能有效缓冲单质硫在锂化时的体积膨胀，并且有很强的多硫化锂吸附能力，能够阻止多硫化物的穿梭效应，因此锂硫电池的循环稳定性和倍率性能都有很大提升。这种电极材料在单质硫的担载量为80 wt%的情况下，以1.0 C的电流密度循环1500圈后，比容量仍能维持在570 mAh g-1，平均每圈的衰减速率仅为0.026%。更为重要的是，在单质硫的面积负载率高达3.2 mg cm-2下，仍然具有稳定的循环
南京大学
2021-04-14
对位芳纶复合锂离子电池隔膜
1. 痛点问题
锂离子电池是目前应用最广泛的储能装置，产业发展迅猛。随着电动汽车的兴起，大功率动力电池的出现对锂离子电池的安全性提出了巨大的挑战。其中电池隔膜耐热性差是其中最主要的安全隐患之一。目前常见的锂离子电池隔膜为聚烯烃材质，通常为聚丙烯、聚乙烯或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的夹层结构，熔点低于170℃，当电池因内部或外部原因造成升温时，隔膜会熔融并收缩，造成正负极直接接触导致短路，引起电池燃烧、爆炸等意外事故的发生。
2. 解决方案
聚对苯二甲酰对苯二胺（以下简称PPTA）是一种刚性液晶高分子，具有优异的热稳定性，热分解温度高达550℃。将PPTA取向制成的纤维还具有优异的力学性能，因此PPTA是一种有效的解决锂离子电池隔膜耐热隐患的材料。但是由于PPTA分子刚性，而且分子间有强烈的氢键作用，所以在普通溶剂中很难溶解，因此将其制成多孔膜在技术上还是一个巨大的挑战。本项成果在大量研究基础上提出了一种新的制备对位芳纶/聚烯烃复合隔膜的方法，利用对位芳纶的刚性及高耐热性，制备出各项性能满足锂离子电池性能要求且可以大幅提高电池安全性的隔膜材料。
合作需求
与合作方共同推进工业生产和应用，合作方需具备资金、场地、技术团队等。
清华大学
2022-01-07