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新型硅碳复合负极材料
负极材料是锂离子电池的主要组成部分，起锂离子存储作用。负极材料的性能直接决定锂离子电池倍率性能和循环性能。目前商用化的负极材料主要为石墨，受到理论比容量的限制，石墨材料已无法满足锂离子电池能量密度的持续发展。硅材料由于其高储锂容量、适中的对锂电位等性能优势和资源丰富、成本低等商业优势，受到锂电行业追捧。经过长期的开发，硅负极已部分应用到高能量电池负极中。目前锂电行业中，硅材料主要以较小比例（~5%）硅负极与碳复合后，再与石墨混合使用，贡献较低，且循环性能差，未能全
厦门大学
2021-01-12
长循环硅基复合薄膜负极
随着微电子行业等微型化科技的快速发展，薄膜材料得到广泛应用。薄膜电池作为微型电源器件具有广阔发展空间。薄膜材料对于硅基负极而言，其短程储锂深度和单向膨胀的优势能够有效克服硅基材料的本征导电率低和体积膨胀大的问题。开发无需粘结剂的硅基负极薄膜材料对于薄膜负极发展意义深远。项目通过物理沉积方法，实现电极结构设计与导电型材料复合，改善硅基材料低导电率问题，优化硅基材料体积膨胀缓冲空间，从而完成无粘结剂硅基材料制备和倍率、循环等性能的提高。
厦门大学
2021-01-12
高容量、低成本锂离子电池用硅-碳负极材料
新能源汽车的迅猛发展，为动力电池产业提供了万亿级的市场容量，到 2020 年底，城市公交、出租车及城市配送等领域新能源车保有量达 60 万辆。目前使 用的石墨类伏击材料容量低，无法满足高能量密度的需求。该项目通过为动力电 池厂商提供高性能硅碳负极及其他负极材料，以提高纯电动汽车的续航里程 2 倍以上。硅负极材料具有极高的理论容量(~4200 mAh/g)，其容量是现有商业化 的石墨负极的 10 多倍。但其充放电过程中产生的大体积膨胀(~400%)会严重影响 其循环寿命。我们团队经过数年研究，提出“清矽硅碳”使普通微米硅粉进行包 覆“均匀+可控”功能层的工艺过程实现“性能+成本”的最优产业升级。美国能 源部高度评价了该项研究成果（2015 年仅有 2 项研究成果受此殊荣）。
西安交通大学
2021-04-10
硅基新一代锂电负极材料制备
项目成果/简介:目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。效益分析:陈永胜教授课题组发明的石墨烯包覆硅基负极材料，从制备过程上讲，具有工艺简单、成本低廉、易工业化的特点；从性能上讲，具有比容量高、稳定性好、压实密度大等优点，与高比容量正极组成的锂离子电池的能量密度是当前商业化锂离子电池能量密度的数倍以上。
南开大学
2021-04-11
硅基新一代锂电负极材料制备
目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。
南开大学
2021-02-01
一种钒酸锂负极材料、负极、电池以及负极材料制备方法
本发明公开了一种钒酸锂负极材料、负极、电池以及负极材料 的制备方法，属于电池领域，钒酸锂负极材料为核壳结构，其核部为 钒酸锂，其壳部为包覆层，钒酸锂为纳米级颗粒或者为纳米级颗粒形 成的微米级的二次颗粒，所述包覆层厚度为 2～30nm，包覆层包括导 电性包覆层或/和稳定性包覆层。通过化学气相沉积方法以惰性气体为 载气将有机碳源带入高温反应器中，在核部表面形成无定型碳或者石 墨化碳的导电性包覆层。采用真空镀膜、磁控溅射、
华中科技大学
2021-04-14
上海康碳复合材料科技有限公司碳/碳复合材料领域技术成果
上海康碳复合材料科技有限公司是碳/碳复合材料领域的优秀技术企业。公司从事复合材料技术领域内的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务，从事复合材料的技术检测，新能源技术推广服务，新材料科技推广服务，从事碳/碳复合材料的研发和生产，机电设备、复合材料的销售，从事货物进出口及技术进出口业务。点击上方按钮联系科转云平台进行沟通对接！
中国科学院大学
2021-04-10
黑磷-碳布复合材料制备技术
黑磷是一种新型的二维材料，由于其较宽的可调控直接带隙、高载流子迁移率和优异的各向异性光电性质，在电子学、光电子学、生物医药、电化学和储能等领域展现了巨大的应用潜力，成为“后石墨烯时代”最受瞩目的二维材料之一。碳布（石墨化碳纤维布）是一种拥有独特功能性质的、可用于支撑功能型材料的三维空间构型的材料。目前，碳布主要用作电沉积的基底材料，以与其它功能材料复合形成新的复合材料，所得的复合材料在电化学和储能方面有着广泛的应用前景。我们发明了一种黑磷-碳布复合新材料，制备方法简单、温和且高效，所制得的黑磷-碳布复合材料表现出优异的电化学性能，特别是在电化学析氧反应中表现优异，能为电化学反应分解水提供新的材料选择。 本技术以单质锡、碘、磷以及碳布作为原料，制备了一种新型的黑磷-碳布复合材料。所得的黑磷-碳布复合材料表现出优异的电化学性能，特别是在电化学析氧反应中表现优异，能为电化学反应分解水提供新的催化剂选择。
清华大学
2021-04-11
碳/碳复合材料工艺技术装备及应用
上海大学复合材料研究中心是国内碳/碳复合材料及其预制体研制的重要基地，依靠自主研发形成了系列碳基复合材料关键技术，工艺先进可靠，装备自主可控，相关成果处于国际先进水平。
一、项目分类
促成重大科技创新突破的关键性、标志性事件或人物
二、成果简介
上海大学复合材料研究中心是国内碳/碳复合材料及其预制体研制的重要基地，依靠自主研发形成了系列碳基复合材料关键技术，工艺先进可靠，装备自主可控，相关成果处于国际先进水平。研究成果获国家科技进步二等奖4项，国家发明三等奖1项。研制的碳/碳复合材料具有耐烧蚀、抗热震、高比强度、高温性能稳定、耐磨性能优良等特点。
上海大学
2022-08-16
新型硼基锂电负极材料
首先设计合成了 Fe2B 间隙化合物，其中包含一维硼链结构和高导电的 Fe 主体网络，该化合物表现出与纯硼截然不同的电化学性质， 1400 次循环后基于 B 计算的容量可达 10700 mA h/g 。高导电的 Fe 基质和高分散的一维硼链结构首先激活了部分 B 的储锂潜能，并且在循环反应过程中 Fe 基质不断将硼链分散成单原子，从而实现了更高效的储能。然而，由于间隙化合物中 B 的质量含量过低，材料整体容量不符合实际需求。研究者随后通过热力学计算发现 B2O3 与锂发生电化学反应的标准吉布斯自由能变仅为 -489 kJ/mol ，即发生该反应的逆反应发生仅需克服 489 kJ/mol ，远小于可逆负极材料 Fe2O3 和 SnO2 。
北京大学
2021-04-11