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新型锂离子电池电极材料的制备和性能
传统锂离子电池负极材料具有比容量低、安全性不高、制作成本和能耗较高的缺点，我们利用物理化学方法制备了以金属氧化物为代表的新型锂离子电池负极材料。材料克服了传统材料石墨的上述缺陷，具有良好的应用前景。我们研究了三种新的研制方法：一、利用控制氧化的方法可以制得混合价态钼氧化物，充分利用插嵌型二价钼氧化物对转化型三价态钼氧化物之间的协同作用，获得可以循环160次之后，保持900毫安时每克的锂电负极材料。二、利用插嵌机制二氧化钛修饰二氧化锰，形成混合价态锰氧化物微球形貌复合氧化
南京大学
2021-04-14
一种碳电极材料的制备方法及应用
本发明公开了一种碳电极材料的制备方法及应用，首先将活化剂、栗子壳以及水按照 1:(0.2～1):(1～3)的质量比均匀混合，并充分烘干，在惰性气氛中，600℃～800℃下煅烧 1h～5h，获得碳材料初产物；其中，所述活化剂为 KOH、NaOH、ZnCl2、Ca(NO3)2 中的一种或多种；然后除去所述碳材料初产物中的无机盐以及氧化物杂质，获得栗子壳基碳材料；最后将所述栗子壳基碳材料、三聚氰胺和水以 1:(1～10):(2～20)的质量比均匀混合并烘干，然后在惰性气氛中，600℃～800℃下煅烧 1h
华中科技大学
2021-04-14
一种空气电极高效电催化剂
本技术为了提升阴极氧还原反应速率，研发了一种金属钴为核、氮掺杂碳纳米材料为壳的阴极电催化剂，其表现出出色的阴极催化氧还原活性和稳定性，为锌空气电池及碱性燃料电池的大规模应用提供支撑。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
随着经济社会的发展及环境污染问题日趋严峻，开发新型、绿色的和高容量的清洁能源引起了人们的广泛关注。碱性电池由于其成本低廉、高的容量和安全性，在金属空气电池及碱性燃料电池中受到了广泛关注，特别是一次锌空气电池，目前广泛应用于便携式设备中，如助听器等。因此，开发高效、价格低廉和稳定性优异的阴极氧还原电催化剂对于提升锌空气电池的效率至关重要。
本技术为了提升阴极氧还原反应速率，研发了一种金属钴为核、氮掺杂碳纳米材料为壳的阴极电催化剂，其表现出出色的阴极催化氧还原活性和稳定性，为锌空气电池及碱性燃料电池的大规模应用提供支撑。
华中科技大学
2022-07-26
一种新颖的单电极摩擦发电机
研究人员将低成本的覆盖石墨的打印纸作为电极，与聚四氟乙烯膜复合成为单电极的摩擦发电机（GCP-TENG）。该器件结构简单，制备过程可以通过卷对卷工艺连续进行，具有较高的应用价值。GCP-TENG展现了320V的电压和~0.8μA/cm的优异输出性能，成功地对发光二极管阵列及液晶显示器等器件供能。 研究表明，GCP-TENG可以工作于包括动物皮肤、常见塑料、各种织物等物体表面，可以有效收
南方科技大学
2021-04-14
钢包精炼炉（LF 炉） 电极智能控制与优化
成果简介本项目面向钢包精炼炉（LF 炉） 电极系统， 开发出一种神经网络建模、 解耦及控制的智能控制系统。 包括开发出一种含有智能控制算法、 SIEMENS WinAC软件、 工业以太网、 现场总线等多种软硬件技术的系统集成平台， 从而实现 LF炉三相电极电流的实时在线解耦与控制。成熟程度和所需建设条件本项目先后成功应用于马钢和湖北新冶钢， 结果表明节能减排效果显著， 经济和社会效益明显。 本系统可以和原系统兼容， 只需要添加一台工控机。技术指
安徽工业大学
2021-04-14
石墨烯体系单原子缺陷研究进展发表
石墨烯中电子除了自旋这个内秉自由度，还有子格赝自旋和谷赝自旋自由度。石墨烯中电子的多自由度给石墨烯带来了很多新奇的物理性质。单原子缺陷是材料体系中最简单的缺陷形式，可以作为一种模型体系来帮助了解缺陷对材料性质的影响和调控。物理学系何林教授课题组长期致力于研究石墨烯中的单原子缺陷，发现缺陷可对石墨烯中自旋、子格赝自旋和谷赝自旋相关的电学性质产生深刻影响。例如，他们利用扫描隧道显微镜（STM）首次证实石墨烯中单原子空位缺陷存在局域自旋磁矩，并在原子尺度上实现了对其自旋磁矩调控，实现了三种自旋量子态；观测到石墨烯中单原子缺陷引入的对称性破缺态，并系统地测量了缺陷附近谷极化和谷依赖的自旋极化在实空间的分布情况。 石墨烯中电子的子格赝自旋来自于其六角晶格结构，有A和B两套子格，因此波函数数学形式上类似于自旋。对于电子自旋有很多有意思的可观测物理现象，那么对应石墨烯中的子格赝自旋是否有可观测的物理现象呢？带着这一问题，何林教授课题组开展了深入研究。他们发现石墨烯中的单原子缺陷可以使准粒子在石墨烯手性不同的两个谷之间发生弹性散射，并伴随着子格赝自旋的旋转，在缺陷附近产生一个原子尺度的子格赝自旋涡旋，而赝自旋在涡旋（单原子缺陷）的绕数直接反映了体系的Berry相位（图1）。通常来说，贝利相位的测量需要借助于外加磁场，因为磁场可以驱动准粒子沿闭合的轨迹绝热运动，所以这一的结果提供了一个简单的方法测量不同层石墨烯Berry相位的方法。何林教授课题组利用STM测量单原子缺陷引起的谷间散射形成的电荷密度波振荡，证明电荷密度波振荡在实空间中增加的额外波前条纹数直接反映了子格赝自旋在涡旋的绕数，从而可直接测量不同层石墨烯的Berry相位。最近的工作中，他们对双层石墨烯进行了详细的研究，并将相关结果推广到多层石墨烯体系。进一步他们还研究了相同和相反绕数的子格赝自旋涡旋的量子干涉。上述结果直接证明了子格赝自旋有很多丰富有趣的物理现象亟待深入研究，也为子格赝自旋物理提供了全新的研究思路。
北京师范大学
2021-02-01
环氧树脂/石墨烯功能纳米复合材料制备
石墨烯具有优异的机械,导电以及导热性能,在纳米科学和材科领域具有极大的应用价值,尤其是在电容器,传感器,柔性薄膜电路以及复合材料等方面已经吸引全球科学界和工业界广泛的关注。本技术以氧化石墨烯(GO)为前驱体,同步还原与修饰GO,制备了多种环氧/石墨烯功能纳米复合材料该石墨烯气凝胶具有低密度,开孔结构,高导电性以及良好的机械性能与成型性等优点。通过真空辅助浸渍成型法,制备了高导电的环氧／三维石墨烯纳米复合材料,当石墨烯含量为体积分数适当时,复合材料的电导率达到4×10-2S/m,比纯环氧基体提高了13个数量级。良好导电性能的原因是石墨烯气凝胶在制备复合材料过程中保持了导电网络结构完整性,而且与聚合物基体浸润性良好。
北京化工大学
2021-02-01
石墨烯体系单原子缺陷研究进展发表
石墨烯中电子除了自旋这个内秉自由度，还有子格赝自旋和谷赝自旋自由度。石墨烯中电子的多自由度给石墨烯带来了很多新奇的物理性质。单原子缺陷是材料体系中最简单的缺陷形式，可以作为一种模型体系来帮助了解缺陷对材料性质的影响和调控。物理学系何林教授课题组长期致力于研究石墨烯中的单原子缺陷，发现缺陷可对石墨烯中自旋、子格赝自旋和谷赝自旋相关的电学性质产生深刻影响。例如，他们利用扫描隧道显微镜（STM）首次证实石墨烯中单原子空位缺陷存在局域自旋磁矩，并在原子尺度上实现了对其自旋磁矩调控，实现了三种自旋量子态；观测到石墨烯中单原子缺陷引入的对称性破缺态，并系统地测量了缺陷附近谷极化和谷依赖的自旋极化在实空间的分布情况。 石墨烯中电子的子格赝自旋来自于其六角晶格结构，有A和B两套子格，因此波函数数学形式上类似于自旋。对于电子自旋有很多有意思的可观测物理现象，那么对应石墨烯中的子格赝自旋是否有可观测的物理现象呢？带着这一问题，何林教授课题组开展了深入研究。他们发现石墨烯中的单原子缺陷可以使准粒子在石墨烯手性不同的两个谷之间发生弹性散射，并伴随着子格赝自旋的旋转，在缺陷附近产生一个原子尺度的子格赝自旋涡旋，而赝自旋在涡旋（单原子缺陷）的绕数直接反映了体系的Berry相位（图1）。通常来说，贝利相位的测量需要借助于外加磁场，因为磁场可以驱动准粒子沿闭合的轨迹绝热运动，所以这一的结果提供了一个简单的方法测量不同层石墨烯Berry相位的方法。何林教授课题组利用STM测量单原子缺陷引起的谷间散射形成的电荷密度波振荡，证明电荷密度波振荡在实空间中增加的额外波前条纹数直接反映了子格赝自旋在涡旋的绕数，从而可直接测量不同层石墨烯的Berry相位。最近的工作中，他们对双层石墨烯进行了详细的研究，并将相关结果推广到多层石墨烯体系。进一步他们还研究了相同和相反绕数的子格赝自旋涡旋的量子干涉。上述结果直接证明了子格赝自旋有很多丰富有趣的物理现象亟待深入研究，也为子格赝自旋物理提供了全新的研究思路。
北京师范大学
2021-04-10
用于燃料电池的复合石墨流场板
成果与项目的背景及主要用途： 流场板（双极板）是质子交换膜燃料电池中的重要部件。目前，质子交换膜 燃料电池广泛采用的流场板（双极板）主要有机加工硬质石墨板、机加工金属板 和注塑碳-塑复合材料双极板三种类型。这三类流场板各有显著的优点，但是各 自的缺点也较突出。 为实现燃料电池商品化，需要更低成本和更适应批量化生产的流场板。为此， 我们开发了基于天然鳞片石墨材料和模压成型工艺的复合石墨流场板技术。经过 努力研究，现在形成的技术可以大幅度降低流场板的材料成本和加工成本，实现 高生产率，同时使导电率（>10S/cm）、氢气透过系数（<1×10-4 cm3 /s.cm2）、 热传导系数（>20W/m.K）以及抗压强度（>10MPa）等指标均满足双极板材料性 能的要求。 复合石墨流场板的主要用途是作为质子交换膜燃料电池的双极板。 技术原理与工艺流程简介： 92天津大学科技成果选编 技术原理： 复合石墨流场板主要由天然鳞片石墨和聚合物组成。天然鳞片石墨具有良好 的导电和导热性能，且化学稳定性好，耐腐蚀，从而保证复合流场板具有良好的 导电及导热性能。聚合物的添加可以提高复合流场板的强度，并且使复合板阻气 性能得到改善，以实现双极板分隔氧化剂和还原剂的功能和满足燃料电池堆对双 极板机械性能的要求。 工艺流程：配料→装料→升温→模压→降温→脱模→成品 技术水平及专利与获奖情况： 目前已开发和制备出工作面积为 100mm×100mm 的流场板。并可根据需要 加工具有不同尺寸和流场形式的流场板。 应用前景分析及效益预测： 随着能源的消耗持续增长，能源短缺问题日益凸现。燃料电池的发展必然受 到越来越广泛的重视。质子交换膜燃料电池是目前应用前景最广且发展最快的一 类燃料电池。随着质子交换膜燃料电池的发展和普遍应用，复合石墨流场板因价 格低和适应批量生产的优势显示出巨大的市场潜力和经济竞争力。 应用领域：质子交换膜燃料电池、直接甲醇燃料电池及其它电化学反应器。 合作方式及条件：面议
天津大学
2021-04-11
高性能单层石墨烯的绿色生产技术
项目简介： 石墨烯具有优异的导电性和机械性能，在锂电、超级电容器等方面有广阔的应用前景，但国内市场化的石墨烯以多层为主，性能优异的单层石墨烯价格昂贵。本项目开发了一种绿色、低成本、可大规模制备的高性能单层石墨烯技术，工业前景广阔。社会经济效益：低成本、高性能、无污染、应用广、可实现大规模生产。创新点：绿色环保、成本低、性能优异、适宜规模化生产。
西安交通大学
2021-04-11