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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
生物质内外联合加热方式制取生物炭技术
由生物质制成的炭具有无烟、无味、热值高等特点，可以直接施放到土壤中或作为炭基肥的原料使用，一方面改良土壤、增加肥力，另一方面利用其耐降解性质，延长碳在土壤中的封存时间，降低温室效应对全球气候变化的负面影响。此外，生物炭是一种很好的吸附剂，具有较大的比表面积，其表面含有丰富的含氧活性功能团，可净化水质，吸附土壤中一些常见的环境污染物如重金属、农药等。因成本较低，已广泛使用于化工、冶金、环保、农业等领域。 目前，已有的生物炭生产系统都会至少存在下列问题之一：①产能小，难以满足大规模生产需求，如窑式炉、釜式、螺旋推进炉等；②炉内温度难以控制，生物炭品质难以保证，如竖流式炉等；③对原料要求高，应用范围受到限制，如回转窑；④能耗大，生产成本高，存在环境污染（特别是焦油难处置）。针对以上问题，东南大学将炭化过程产生的副产品（焦油和热解气）进行燃烧，燃烧产生的高温烟气采用内外联合加热方式为生物质炭化过程提供热量，无焦油产生，实现连续式进出料和能量梯级利用。目前已建成日处理秸秆量7吨和24吨的成套工程，日产生物炭约2.1吨和7.5吨。工程连续稳定运行。 本技术已申请国家发明专利3件（授权2件），发表学术论文12篇，获国家“973”、江苏省环保厅科技项目支持。
东南大学
2021-04-11
生物质内外联合加热方式制取生物炭技术
由生物质制成的炭具有无烟、无味、热值高等特点，可以直接施放到土壤中或作为炭基肥的原料使用，一方面改良土壤、增加肥力，另一方面利用其耐降解性质，延长碳在土壤中的封存时间，降低温室效应对全球气候变化的负面影响。此外，生物炭是一种很好的吸附剂，具有较大的比表面积，其表面含有丰富的含氧活性功能团，可净化水质，吸附土壤中一些常见的环境污染物如重金属、农药等。因成本较低，已广泛使用于化工、冶金、环保、农业等领域。 目前，已有的生物炭生产系统都会至少存在下列问题之一：①产能小，难以满足大规模生产需求，如窑式炉、釜式、螺旋推进炉等；②炉内温度难以控制，生物炭品质难以保证，如竖流式炉等；③对原料要求高，应用范围受到限制，如回转窑；④能耗大，生产成本高，存在环境污染（特别是焦油难处置）。针对以上问题，东南大学将炭化过程产生的副产品（焦油和热解气）进行燃烧，燃烧产生的高温烟气采用内外联合加热方式为生物质炭化过程提供热量，无焦油产生，实现连续式进出料和能量梯级利用。目前已建成日处理秸秆量7吨和24吨的成套工程，日产生物炭约2.1吨和7.5吨。工程连续稳定运行。
东南大学
2021-04-11
生物航空煤油和生物航空润滑油制备技术
生物能源是太阳能在生物体内以化学能储存的能量形式,是最安全洁净，持续可再生的重要能源，也是解决可替代交通运输燃料的最有效手段。生物航空煤油是利用非食用植物油（麻风树油，微藻油等）为原料，进行加氢，去氧，裂解异构化等改性处理后获得生物航空煤油。生物航空润滑油，利用蓖麻油为原料，通过酯化反应获得耐高温多元醇酯，替代石油基的润滑油，同时也是新一代耐高温新型航空润滑油的重要保障。
北京航空航天大学
2021-04-13