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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
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
一种从铁水脱硫渣中回收鳞片石墨的方法
（专利号：ZL 201510312021.1） 简介：本发明公开了一种从铁水脱硫渣中回收鳞片石墨的方法，属于资源综合利用领域。该方法具体步骤是：首先将脱硫渣破碎，并磁选回收铁，尾渣破碎至小于1mm并加水配成浓度为30～40％的浆液，加入浮选剂进入浮选机浮选，浮渣加水配成浓度50～70％的浆液并球磨10～30min，然后磁选回收铁，而尾渣加水制成浓度为30～50％的浆液，送往浮选机进行浮选，浮选剂由“煤油+2号浮选油”或“液体石蜡+辛醇”组成，回收的鳞片石墨通过多次“球磨－磁选－浮选”工艺处理提高品位，最终获得的鳞片石墨中固定碳含量可以达到90％以上，而且其中的铁也可以得到更充分的回收。
安徽工业大学
2021-04-11
三维石墨烯体相材料的制备及其性能研究
制备在宏观尺度上具备二维单片石墨烯的独特本征性质的石墨烯三维体相材料是材料学研究中兼具学术价值和实用意义的重大挑战。本项目制备得到了一种三维石墨烯宏观体相材料，其由大量独立且悬空的二维石墨烯单元通过片层边缘的化学键构筑而成。该材料具有良好的机械性能，在常温可见光下作用下具有电子发射能力，在瓦特功率级别的可见波段激光或聚焦的太阳光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料样品可以在真空条件下实现有效的直接光驱动，此现象为国内外所首次观察及报道，为石墨烯带来了一种激动人心的潜在应用价值。上述材料的制备及相关性能研究还可为石墨烯在催化，能源转换与存储等领域的应用提供材料支持与相关理论支撑。
南开大学
2021-02-01
4K深低温超弹性三维石墨烯材料
具有较大可逆形变功能的弹性材料在各种工程应用中具有广泛需求。然而，当温度显著降低时，材料延展性或弹性通常会受到损害。到目前为止，还没有材料能够实现在外太空等深低温下具有高弹性。近日，南开大学陈永胜团队报道了一种三维交联的石墨烯材料，在4K的深低温到1273K的高温温度区间材料超弹性行为几乎不变。在4K超低温条件下，具有与室温相同的力学性能：几乎完全可逆的超弹性行为（高达90％的应变），杨氏模量不变，泊松比接近零，循环稳定性好。原位实验和模拟结果表明，这种超弹性得益于独特结构的协同结果：单个石墨烯片层的本征弹性和片层之间的共价连接。
南开大学
2021-04-10
超薄石墨片作衬底的碲化镉太阳电池
超薄石墨片作衬底的碲化镉太阳电池，属于新能源材料与器件领域。本发明 采用柔性超薄石墨片作为衬底材料，在石墨片上溅射一层铜，进行热处理。铜 扩散进入石墨形成掺铜石墨片。在掺铜石墨片上沉积一层碲，再沉积碲化镉并 进行退火处理。在碲化镉的沉积及退火处理过程中，在石墨片和碲化镉之间形 成重掺杂的CuxTe层而实现柔性石墨衬底与碲化镉之间的欧姆接触。然后依次 沉积硫化镉、透明导电薄膜和栅状铝电极获得柔性碲化镉薄膜太阳电池。本发 明解决了制备高效柔性碲化镉电池所需的较高工艺温度与常规柔性衬底耐受温 度低的矛盾。
四川大学
2021-04-11