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燃料电池及其相关材料
能源危机与环境污染已成为限制当今人类社会发展的两个问题，而解决能源危机与环境污染的主要手段就是大力发展新能源技术。新能源技术中的燃料电池技术以其环境污染少，发电效率高而得到人们越来越多的重视。在燃料电池中，燃料中的化学能直接转化为电能，发电效率不受卡洛循环限制。目前最具有应用前景的是质子交换膜燃料电池技术和固体氧化物燃料电池技术。燃料电池技术应用的关键在与新材料的开发，基于材料的优化得到更好的燃料电池产电输出性能。我们基于固态离子理论，设计了一系列燃料电池电极新材料及新结构，以提高电池输出性能为目的，开发了一系列高性能的阳极功能材料，阴极层材料与新结构，并取得自主知识产权，申请发明专利多项，目前已有9项相关专利获得授权，在国际上发表大量学术论文。在质子交换膜燃料电池制备方面，我们开发了低成本的热喷涂法制备质子交换膜燃料电池的技术，并取得中国发明专利的授权，获取自主知识产权，并得到应用，成功制备了50-1000 W的质子交换膜燃料电池电池堆，并改造后应用于便携式电源设计与分散发电。结合使用储氢材料罐，可得到一套车用发电系统；在固体氧化物燃料电池单电池制备方面，我们开发了一套基于阳极基底流延制备、电解质与阴极层喷涂制备共烧结的单电池制备工艺，并用于制备大面积的平板固体氧化物燃料电池，并组装了平板电池堆，得到的单电池性能优越。在前期科技部863项目的资助下，我们开发了一系列阳极功能层材料，用于以甲烷、煤层气以及生物质气为燃料的固体氧化物燃料电池发电，得到了较好的发电稳定性和温度适应性。目前，我们已经开发了便携式的质子交换膜燃料电池发电装置，可用于便携式供电与不间断电源；在前期大量的工作基础上，我们还开发了完备的固体氧化物燃料电池材料生产技术和固体氧化物燃料电池单电池制备技术，将可以为将来的燃料电池产业化与商业应用提供基础。●应用前景： 目前燃料电池技术应用的最大障碍在于其高成本、低稳定性，随着人们对新能源技术进步的要求不断提高和燃料电池技术的进步，燃料电池技术应用的市场将越来越大。目前燃料电池的低成本制备在新材料开发的促进下，取得了较大进展，燃料电池技术商业化示范运行目前已在美国、日本、德国等国家开展，技术成熟之后在世界范围内将会有更大的市场前景。
南京工业大学
2021-04-13
锂空气电池及相关材料
该项目涉及一种含新型催化剂的锂空气电池正极及其制备方法。 锂空气电池正极材料的质量组成：催化剂为 5-30％，碳材料为 40-80％， 粘结剂为 5-30％。催化剂为金属纳米颗粒(20-60nm)高分散在微米级 的碳片上的复合材料；所述金属纳米颗粒为钴、镍、铜、锌、锰、铬、 钼、钒或钇。碳材料包括乙炔黑、超导炭黑、碳纤维、石墨烯、超导 炭黑、科琴黑、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩一种或两种。粘结剂为聚四 氟乙烯、聚偏二氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇和丁苯树脂一种 或两种以上。本发明的优点是：该催化剂可促进氧的还原，降低充电 过电位，在锂空气电池中表现出优异的电催化性能；而且该催化剂工 艺简单，采用环保无毒的试剂，在锂空气电池领域有广泛的应用前景。专利号：201310524508.7
南开大学
2021-04-13
锂离子电池关键材料
锂离子电池作为新一代的清洁、环保、可再生二次能源，由于具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长以及自放电小等诸多优点，被广泛应用于便携式电子设备中，并且有望在电动汽车、航空航天、医疗器械和军事国防等尖端科技领域得到大规模应用。特别是能源和环境危机产生以来，“十二五”规划纲要相应的提出“节能减排”的目标，电动汽车已被提高到实用化议程。这为锂离子电池尤其是动力电池的大规模开发应用提供了广阔的前景，这同时也迫切要求锂离子电池的能量密度和功率密度得到进一步提高。正、负极材料作为锂离
江苏大学
2021-04-14
新型电池材料绿色合成与高比能电池应用
高比能电池面向国家重大需求，仅锂电池 2017 年市场规模已超过 1 亿 kWh，并且随着电动汽车、规模储能市场的迅速发展，电池需求快速增加，市场规模很快将超过 3000 亿元。 本项目为陈军教授团队十余年的研发成果，主要包含新型锂电池、钠电池、锌电池等新能源电池，可用于电动汽车、可再生能源风光发电储能等领域。 1. 开发了两类新型锂电池正极材料：取代型锰系尖晶石正极材料和掺杂型超高镍含量三元层状材料。这两种材料原料便宜、制备工艺（连续共沉淀与梯度加热）简单，成本优势明显，并且性能优异，产品晶相纯度高、形貌规整、振实密度大、长周期循环稳定性好。 2. 针对传统无机电极材料的不足，研发有机电极材料，它们由高丰度的 C、H、O、N 等元素组成，具有易合成、低成本、绿色环保等突出优点，并且由于可实现多电子反应，容量大、能量密度高，此外有机电极材料柔韧性强，在柔性可折叠等新颖结构电池体系中应用前景巨大。 部分有机电极材料在实验室中已实现公斤级制备，并组装 Ah 级软包全电池，经 18 所等权威机构检测鉴定，能量密度超过 300Wh/kg，通过安全性测试。计划 5 年内完成 1-2 种有机电极材料的中试，并实现部分电池产品的应用示范，具有清洁环保优势。 可合作宏量制备及大容量电池装配，推进中试和产业化，将产生显著经济效益、环境效益和社会效益。
南开大学
2021-02-01
新型电池材料绿色合成与高比能电池应用
高比能电池面向国家重大需求，仅锂电池 2017 年市场规模已超 过 1 亿 kWh，并且随着电动汽车、规模储能市场的迅速发展，电池需 求快速增加，市场规模很快将超过 3000 亿元。 本项目为陈军教授团队十余年的研发成果。 1. 开发了两类新型锂电池正极材料：取代型锰系尖晶石正极材 料和掺杂型超高镍含量三元层状材料。相对于 LiCoO2，这两种材料 原料便宜、制备工艺（连续共沉淀与梯度加热）简单，成本优势明显， 并且性能优异，产品晶相纯度高、形貌规整、振实密度大、长周期循 环稳定性好。 2. 针对传统无机电极材料的不足，研发有机电极材料，它们由高 丰度的 C、H、O、N 等元素组成，具有易合成、低成本、绿色环保等 突出优点，并且由于可实现多电子反应，容量大、能量密度高，此外 有机电极材料柔韧性强，在柔性可折叠等新颖结构电池体系中应用前 景巨大。部分有机电极材料在实验室中已实现公斤级制备，并组装 Ah 级 软包全电池，经18所等权威机构检测鉴定，能量密度超过300Wh/kg， 通过安全性测试。计划 5 年内完成 1-2 种有机电极材料的中试，并实 现部分电池产品的应用示范。 所需条件支持：希望能获得 60-80 万/年经费与 100-200m2实验室 支持，用于购置大容量控温控压反应釜、连续式沉淀反应釜、箱式气 氛炉、旋转窑炉、电池封装机等设备，进行材料制备的进一步工艺优 化、宏量放大制备以及大容量电池装配试验，推进中试和产业化。
南开大学
2021-04-13
锂离子动力电池正极材料
目前商业化的锂离子电池主要是使用过渡金属氧化物 LiCoO2 作正极和石墨基碳材料做负极。现在电动汽车对锂离子电池的综合性能提出了更高的要求，所以近年来人们对用于锂离子动力电池的新型材料倾注了更多的研发热情。目前广泛认为比较有前景的锂离子动力电池正极材料主要有三元过渡金属氧化物 LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2、锰系层状固溶体 xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Mn, Ni, Co 及其混合物)以及LiFePO4和 Li3V2(PO4)3等。本课题组多年来在锂离子电池正极材料的 研究和开发中做了大量的工作，已经获得授权中国专利 3 项。 该方法工艺简单，原材料价格低廉、易得，生产成本低，复合材料特有的核壳结构抑制了活性物质的流失并提高了材料的导电性能，显著改善了电极的电化学性能。
南开大学
2021-02-01
Li/CFx电池及氟化碳材料
成功研制了不同种类的氟化碳材料，以满足不同需求的锂/氟化碳电池。并且已申报发明专利的固液串联反应模式，在原有普通锂/氟化碳电池的基础上，可以使电池的比能量再提高15%。技术成熟，可直接用于实际生产。
厦门大学
2021-04-11
锂离子动力电池正极材料
目前商业化的锂离子电池主要是使用过渡金属氧化物 LiCoO2 作 正极和石墨基碳材料做负极。现在电动汽车对锂离子电池的综合性能 提出了更高的要求，所以近年来人们对用于锂离子动力电池的新型材 料倾注了更多的研发热情。目前广泛认为比较有前景的锂离子动力电 池正极材料主要有三元过渡金属氧化物 LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2、锰系层 状固溶体 xLi2MnO3·(1-x)LiMO2(M=Mn, Ni, Co 及其混合物)以及 LiFePO4和 Li3V2(PO4)3等。本课题组多年来在锂离子电池正极材料的 研究和开发中做了大量的工作，已经获得授权中国专利 3 项。 该方法工艺简单，原材料价格低廉、易得，生产成本低，复合材 料特有的核壳结构抑制了活性物质的流失并提高了材料的导电性能， 显著改善了电极的电化学性能。
南开大学
2021-04-13
锂离子动力电池正极材料
目前商业化的锂离子电池主要是使用过渡金属氧化物LiCoO2作正极和石墨基碳材料做负极。现在电动汽车对锂离子电池的综合性能提出了更高的要求，所以近年来人们对用于锂离子动力电池的新型材料倾注了更多的研发热情。目前广泛认为比较有前景的锂离子动力电池正极材料主要有三元过渡金属氧化物LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2、锰系层状固溶体xLi2MnO3·(1-x)LiMO2 (M=Mn, Ni, Co及其混合物)以及LiFePO4和Li3V2(PO4)3等。本课题组多年来在锂离子电池正极材料的研究和开发中做
南开大学
2021-04-14
有机太阳能电池材料
通过氯原子的Cl-S、Cl-π等超分子相互作用调控有机光电材料分子的排列方式，构筑更加适合有机太阳电池器件的材料体系；同时利用共轭聚合物的π-π相互作用作为驱动力控制材料在不同维度上的生长速度，成功制备了二维方块胶束，并积极探索这些二维材料的电学行为响应。氯原子卤键等非共价相互作用对控制有机分子的排列和形貌具有决定性作用，不但可获得高度有序的材料体系，同时相应材料性能也可得到大幅提高，例如和本研究相关的氯取代给体聚合物效率就曾达到了富勒烯类太阳电池的世界一流水平，而且器件稳定性也得到了极大改善，引领了有机太阳电池领域对氯取代的重视和广泛研究。
南方科技大学
2021-04-13