成果介绍 成果名称：多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备防腐蚀感应熔焊与喷射复合涂层技术 成果参与单位：江苏科环新材料有限公司、深圳能源环保股份有限公司、上海康恒环境股份有限公司 成果完成人：曲作鹏 知识产权情况：已申请专利87项，其中已授权发明专利17项，已授权实用新型专利27项 针对我国新能源与环保科技的重大战略，以解决垃圾与生物质发电锅炉高温防腐的实际需求为目标，本项目拟搭建应用于生物质与垃圾电站锅炉腐蚀防护的高频感应熔焊系统技术平台，在多元耦合燃料（生物质/垃圾/高硫煤/高钠煤）发电关键设备等受热面，开发完成镍基自熔合金高温涂层的技术体系，包括涂层材料与工艺，形成针对各类客户群体的系列解决方案。 随着近年来我国生物质和垃圾电站的迅猛发展，锅炉高温腐蚀问题日益突出，传统热喷涂技术由于易脱落、孔隙率高而应用受限，前期用得较普遍的Inconel625合金堆焊，也逐渐暴露出由稀释率高引起的高温防腐性能受限等问题。因此，开发新型高温防腐涂层技术已迫在眉睫。本项目在国家“十三五”重点研发计划等项目的支持下，经过十余年的集智攻关，于2019年初研发成功了高频感应熔焊高温腐蚀防护涂层技术，取得了系列创新性成果：首次在国内构建了生物质与垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，开发了在水冷壁管排表面制备耐镍基自熔合金高温薄涂层的技术体系，解决了城市垃圾与生物质电站锅炉高温腐蚀防护的技术瓶颈，打破了发达国家的技术封锁，形成了系列针对城市垃圾与生物质焚烧发电锅炉高温防腐的不同客户群体的解决方案。 我国西部特别是新疆地区的高硫高钠盐等高腐蚀性煤在燃烧过程中产生高浓度硫化物和钠盐等腐蚀性气体，造成水冷壁、过热器受热面的高温腐蚀、尾部烟道空气预热器低温腐蚀和受热面结焦等，特别是对燃烧器区域水冷壁管来说，如果没有防护涂层只能使用1—2年。传统的热喷涂，由于结合强度低孔隙率高，很少应用；普通高频感应熔焊虽然有效，但寿命难以超过5年；目前用得最多的是堆焊高温合金，但一般五年后就逐渐会发生涂层脱落和管壁减薄甚至爆管的现象，非计划停炉维修给企业造成了极大的经济负担。针对我国西北地区高硫高钠盐燃煤发电锅炉受热面对高温防腐的迫切需求，本项目拟开发感应熔焊与超音速喷射复合金属陶瓷涂层技术，从服役寿命、使用性能到性价比等方面都优于堆焊，以期彻底终结困扰我国燃煤行业多年的高腐蚀性气体对锅炉管道造成的严重腐蚀的防护难题。 创新点 1、首次在国内构建垃圾电站锅炉高频感应熔焊系统技术平台，自主开发了在水冷壁管排表面制备耐高温涂层的防腐技术体系，打破了发达国家对核心技术的封锁，突破了垃圾电站锅炉涂层防护系统核心技术瓶颈，形成了整体防腐的焚烧解决方案。 2、首次在国际上成功研发镍基自熔合金与金属陶瓷梯度复合涂层的防护技术，发明了基于重熔与喷射一体化的高温全域防腐全套技术，锅炉的高温腐蚀防护性能与服役寿命显著提升。 3、创新锅炉管道镶嵌陶瓷瓦的长效防护方法，发明了多项陶瓷高效低成本加工技术，填补了国际上硬脆材料特种加工技术的空白，突破了垃圾焚烧发电锅炉高频感应熔焊系统核心技术瓶颈。 市场前景 磨损与腐蚀是工业生产中的共性问题，全世界能源消耗的1/3-1/2在摩擦上，每年各种机械零件失效的一半以上由于磨损，每年因金属磨损、腐蚀造成的直接经济损失约达７万亿美元。垃圾焚烧电站锅炉受热面腐蚀问题，非常普遍，其腐蚀机理主要是所焚烧的垃圾中含有Cl,S以及碱金属等元素，造成Cl，S化合气体腐蚀和低熔点碱金属盐熔融腐蚀。据“十三五”规划，2020年焚烧处理能力占无害化处理比例50%，预计复合增长率不低于20%，垃圾焚烧规模呈快速增长态势，截至2018年，中国已运行的垃圾焚烧厂约为380座，处理能力约为37万吨/日，中国在建的垃圾焚烧厂约为200～250座，处理能力约为20～25万吨/日，中国垃圾处理“起步晚、起点低、发展快”，垃圾焚烧发展极快，2025年行业总规模估计超过100万吨/日，垃圾焚烧发电站超过2000家。余热锅炉高温防腐蚀涂层市场规模100亿以上，年增长率在20%以上，且防腐蚀涂层是消耗品，平均3—5年为一个周期。 另外，该技术不仅可以用于垃圾焚烧电厂，团队在农机刀片耐磨、水泥建材行业耐磨、机械重工表面硬化耐磨处理、钢轨耐磨涂层、高端球阀防腐、燃气轮机热障涂层、海上风电盐雾腐蚀、军工等领域的新产品、新技术也逐步成熟，走向规模化应用市场。 应用案例 深圳能源环保公司宝安老虎坑垃圾焚烧发电厂4号、5号、6号锅炉项目，工程地址：深圳市宝安区松岗镇老虎坑，业主单位：深能环保宝安垃圾焚烧发电厂。 获奖情况 2021年中国商业联合会科学技术奖 一等奖 2021年河北省科技技术奖 二等奖 2019年CCTV中国十大创业榜样 2019年第八届中国创新创业大赛 优秀企业奖 2019年第七届创业江苏科技创业大赛 三等奖 2019年“创客中国”江苏省中小企业创新大赛 优胜奖 2019年 淮安市第四届企业科技创新大赛 一等奖

蓄电池管理系统是国家“863计划”电动汽车重大专项子课题的研究成果。蓄电池是制约电动汽车推广以及产业化的最严重的制约因素。主要原因在于： （1）蓄电池在制造过程中，由于制作工艺的差别，即使同一批次的电池，也不可避免的存在着差异，即容量上的差异。在充电过程中，容量小的电池电压上升比较快，当其它电池尚未充满时，该电池已经充满，继续充电将造成容量小的电池处于过充电状态。在放电过程中该电池经常处于过放状态，致使其寿命明显缩短，进而带来整组蓄电池寿命降低。 （2）蓄电池组在运用过程中，如果出现单只电池损坏而未能及时发现的情况，其它蓄电池的性能将受到严重影响，致使蓄电池组的寿命远远小于单体电池的寿命。因此必须对蓄电池组中单体电池可能存在的故障情况做出早期预测与报警。 （3）蓄电池的实际容量受到多种因素制约，不仅与制造工艺有关，而且与使用状况关系密切。实时监测蓄电池组的使用状况，动态监测蓄电池组的剩余电量，对于延长电池组寿命，优化电池组的使用，具有极其重要的意义。 系统主要功能： 1、单体电池故障早期预测和报警 管理系统为适应不同应用场合，采用集中式或者分布式测量单只电池的电压和温度，采用专家系统，通过单体端电压，温度、不同充放电电流下的电池电压变化率以及温度变化率对故障电池作出准确判断，同时对于落后电池作出早期预警，及时通知维护人员更换或者检修，从而延长电池组的使用寿命。 2、剩余容量（SOC）预测 在对蓄电池剩余容量有严格要求的场合，如电动汽车、混合动力汽车等，管理系统采用高精度、高采样频率的测量系统对电池组的充放电电流进行数字积分，同时针对不同电池，采用不同的方法进行补偿，满足SOC预测精度的要求。如对铅酸电池，在静止一段时间后，利用端电压进行修正，而针对镍氢电池，则利用端电压、温度、自放电进行补偿，从而获得较高的SOC预测精度。 3、远程监控接口和数据记录功能 系统带有RS-232通讯接口，上位PC机可以利用监控软件实现远程实时监控、通过RS-485和CAN通信接口，系统可以和其它设备进行通讯。内置大容量EEPROM，实时记录单体电池数据，便于事后分析电池状况。 4、高可靠、高精度的电压检测电路 系统采用精密测量电路，分时采集每节电池的单体电压，有效地克服了用电设备尤其是高频开关器件引起的电磁骚扰，电压测量精度优于1‰，系统采用高速开关器件，既克服了继电器方案的慢速以及由于粘连有可能引起的短路问题。系统采用独特的预采样技术，即使电池组断路或者反接，也可以有效地保证检测电路的安全性。 5、高可靠性 系统在软件和硬件设计中采取了包括多项抗干扰措施以及冗余措施，同时系统有较完善的自检功能，提高系统的可靠性。

本发明涉及一种锂离子电池正极材料原位碳包覆硼酸锰锂碳复合材料,是 将锂源、锰源、硼源和碳源按比例在分散溶剂中研磨混合均匀,烘干得粉体,再 于管式炉中将煅烧得到六方或单斜相的硼酸锰锂与碳的复合材料。将所得产品 制备成锂离子电池极片组装成电池,有较高的放电容量和良好的循环稳定性。 本发明采用固相方法,耗能少,可批量工业化生产,已申报国家发明专利。

通过在阴极界面处引入高稳定性系列金属乙酰丙酮化合物能够有效增强电子抽取能力。通过紫外光电子能谱(UPS)、凯尔文探针（SKPM）、荧光淬灭谱（PL）等一系列表征手段，验证了金属乙酰丙酮化合物能起到很好的界面能带弯曲和金属表面功函调节功能，从而促进电子的高效转移。电池效率由12%提高到18%，小面积冠军电池效率达到18.69%，而且无明显回滞现象。该效率值在平面结钙钛矿电池中极具竞争力。同时区别于之前报道的界面层材料，金属乙酰丙酮化合物成本低，且具有很高的化学稳定性和热稳定性，因此在电池制造工艺和后续电池应用环境中非常稳定。这不仅显著增强电池自身的稳定性而且大大拓展了钙钛矿电池的工艺窗口，对钙钛矿电池大面积生产至关重要。基于这一点，制备的大面积电池效率达到了16.01%。值得一提的是，电池所有制备工艺都是简单溶液法，而且温度都低于100oC，这也为钙钛矿柔性电池技术的开发打下基础。

吴锋是我国绿色二次电池（二次电池： 可充电电池）与相关材料领域的学科带头人之一，长期从事新型二次电池与相关能源材料的研究开发，率先提出采用轻元素、多电子、多离子反应体系，实现电池能量密度跨越式提升的学术思想，研发出高比能二次电池新体系与关键材料，得到国际同行的高度评价，为我国新能源材料和新型二次电池的研发和产业化做出了重要贡献。作为第一完成人获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖各 1 项，省部级科技一等奖多项；还获得何梁何利科学与技术进步奖和四项国际奖。国际欧亚科学院院士，亚太材料科学院院士，被美国麻省大学波士顿分校授予荣誉科学博士学位。

锌溴电池属于新型储能电池。锌溴电池的活性物质存在于电解液中而不是在极板上，这可使它具有更高的能量，而且不必担心由于极板损坏而导致整个电池报废。从这个角度来讲，锌溴电池的寿命几乎是无限的。另外锌溴电池的用料也比较便宜，电池成本低，有利于大规模推广使用。电池的比能量现已达到150Wh/kg，是目前常用铅酸电池的5倍，而费用却和铅酸电池相当，已具备深入开发和应用的可行性。传统的锌溴电池，溴分子在电池存放过程中，会扩散到阴极，与金属锌反应生成溴化锌。这个过程就是放电过程，也即是在存放过程电池自

研究背景及内容 ：新能源汽车未来逐渐替代传统汽油车已成为各国发 展汽车产业的共识，作为核心部件的动力电池则更被企业和投资者看好。 动力电池是新能源汽车发展的关键：混合动力汽车是目前最佳的过渡产 品，但纯动力电池汽车是未来发展方向，核心技术在电池技术上的突破。 当前许多知名的汽车制造商都致力于开发动力电池的电动汽车， 如美国福 特、克莱斯勒， 日本丰田、三菱、日产、韩国现代、 法国 Courreges、Ventury

镍氢电池由于其具有重量轻、寿命长、能量密度高、无环境污染、充放电速度快等优点，已成为世界各国竟相研制和开发的新能源。但是传统的铅酸蓄电池已难以满足要求。由于镍氢蓄电池的容量比铅酸蓄电池大一倍，同时它具有大电流冲放，无记忆效果等一系列优点，镍氢电池的关键技术之一是负极材。国内近几年来在负极材料方面进行了研究。从已公布的实验结果看，主要研究集中在LaNi5系，

崔立峰教授团队发明了一种具有自我修复功能的高分子材料，用作锂电池正负极材料的粘结剂可有效缓解电池老化造成的正负极材料的粉化以及活性物质和集流箔片的脱离造成的容量衰减。经过长时间的充放电使用，金属锂很容易沉积在负极的表面并长成枝晶状结构，这些锂枝晶容易刺穿锂电池隔膜造成内部短路，进而造成安全隐患。经过大量实验发现以该自修复高分子作为粘结剂还可以阻止锂电池负极上锂枝晶的形成，大大提高了老旧锂电池的安全性。