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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
磷酸镁基快速修补材料
本技术开发了先进的磷酸镁基快速修补材料。通过使用分子模拟技术，联合数学模型的建立，能够指导高耐水性快速修补材料的合成。
青岛理工大学
2021-04-22
金属基复合材料（MMCS）
金属基复合材料是近几年来迅速发展起来的一种高技术的新型工程材料，它具有高的比刚度，比强度，优良的高温性能，低的热膨胀系数以及良好的耐磨、减摩性。由于其优良的加工、成型性能，明显的性能价格比之优势，在世界许多国家，如美国、英国、日本以及印度、巴西等对它的研究和应用开发正多层次大面积的展开。金属基复合材料的成功应用首先是在航空、航天领域，如美国宇航局（NASA
西安交通大学
2021-01-12
多孔钛基骨修复材料
钛及钛合金在生物医学领域的应用日益广泛。随着表面改性技术的发展，经表面生物活化改性的多孔钛材料不仅具有良好的生物相容性和骨传导性，还可具有骨诱导性。中心在国家“十一五”、“十二五”科技支撑计划资助下，利用独特的多孔金属制备技术及表面电化学改性技术制备出骨诱导多孔钛材料，其力学性能与人体自然骨匹配良好，在应用于承力部位骨修复方面具有极大的优势。
四川大学
2016-04-20
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料耐腐蚀、耐高温、耐磨损、韧性高，能够广泛用于能源、交通、化工等领域的关键部件，比如摩擦制动材料、耐化学腐蚀叶片等。
东南大学
2025-02-08
高性能低膨胀铝基复合材料及构件
卫星在轨运行和返回过程中需经历极端高低温环境，构件尺寸的稳定是保证卫星在轨高精度、返回高安全、任务高可靠的关键。针对卫星搭载的某宽带微波载荷与卫星本体材料之间热膨胀系数不匹配极易导致的载荷在轨及返回过程中载荷接收精度不稳定、信息传输不连续等问题。我校陈骏教授团队以原创的负热膨胀技术研发了具有轻质、热膨胀系数低、力学性能优异、尺寸稳定性好的高性能低膨胀铝基复合材料，并研制了系列关键连接内置件、环件等高性能低膨胀构件，首次将负热膨胀技术应用到我国的卫星上，填补了高性能低膨胀金属构件在工程应用领域的空白。该技术使得某宽带微波载荷与卫星本体之间热膨胀匹配性增强、界面应力大幅度减小，保证了卫星在轨与返回过程中信号高精度传输与接收，助力卫星成功返回。
图1 实践十九号卫星成功返回（图片来源国家航天局）
图2 高性能低膨胀铝基复合材料及构件应用于全球首颗可重复使用返回式技术试验卫星（图片来源央视新闻频道）
北京科技大学
2025-05-21
TiC颗粒增强钢基及铁基复合材料
TiC颗粒增强钢基及铁基复合材料适用于在苛刻条件和环境（如：强负荷下的强磨损，高温下的磨料磨损，强腐蚀气氛中的冲蚀等）工作的设备零部件。这种新材料以合金钢为基体，以TiC为增强体，具有常规的金属材料难以比拟的一系列特征：1.耐磨损：在各种试验条件下，它的耐磨损性能远优于与其成分相似但不含TiC的合金钢；2.工艺性能好：尤其是它的热加工（包括锻、轧和热挤压等）性能，优于一般的高合金钢；3.性能的可调性：可以根据使用要求，调整成分，形成不同性能（强度、硬度、塑性及耐磨损性能）配合的材料； 4. 热膨胀系数小：尺寸稳定性好；5.强度高：特别是它的高温强度和抗蠕变性能高于与其成分相似，但不含TiC的合金钢；6.成本低：新材料采用原位合成法应工艺制备。这种工艺方法先进，流程合理，易于实现工业化生产。
东南大学
2021-04-10
富锂层状及三元锂电池正极材料
本项目针对富锂锰基和三元正极材料首次充放电效率低、倍率性能较差、锂层中阳离子的混排、高电压下电极材料与电解液之间反应等问题，通过表面包覆、体相掺杂、颗粒微纳化和形貌控制等多种方法，提高其电化学性能。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
富锂的层状结构Mn基氧化物及三元（NCM）材料具有高容量的特点，成本低廉、工作电压与现有电解液匹配，安全性好，考虑到振实密度、比容量等综合性能，其应用前景很好，适用于数码通讯类电池、笔记本电池、电动工具电池、汽车电池等。该项目已与天津力神电池股份有限公司开展产学研合作，具有很好的合作基础。
项目特色和创新之处：针对富锂锰基和三元正极材料首次充放电效率低、倍率性能较差、锂层中阳离子的混排、高电压下电极材料与电解液之间反应等问题，通过表面包覆、体相掺杂、颗粒微纳化和形貌控制等多种方法，提高其电化学性能。
通过原位XRD、XAS、EXAFS、电化学阻抗谱（EIS）、原位扫描电镜与透射电镜、扫描隧道显微镜、原位核磁共振、同步辐射和中子衍射等技术，获得无机材料及相关体系的原位分析与诊断新方法。优化设计并研制新型电极、电池制备工艺技术，构筑高容量、长循环稳定性的新型锂电池。
南开大学
2022-07-29
富锂层状及三元锂电池正极材料
富锂的层状结构 Mn 基氧化物及三元（NCM）材料具有高容量的特点，成本低廉，工作电压与现有电解液匹配，安全性好，考虑到振实密度，比容量等综合性能，其应用前景很好，适用于数码通讯类滇池、笔记本电脑、电动工具电池、汽车电池等。该项目具备产学研合作基础。
项目特色：
针对富锂锰基和三元正极材料首次充放电效率低，倍率性能交差，锂层中阳离子的混排、高电压下电极材料与电解液之间反应等问题，通过表面包覆、体相掺杂、颗粒微纳化和形貌控制等多种方法，以提高其电化学性能。
通过原位 XRD、XAS、EXAFS、电化学阻抗谱（EIS）、原位扫描电镜与透射电镜、扫描隧道显微镜、原位核磁共振、同步辐射和中子衍射等技术，获得无机材料及相关体系的原位分析与诊断新方法。
优化设计并研制新型电极，电池制备工艺技术，构筑高容量，长循环稳定性的新型锂电池。
市场应用前景：
扩大富锂层状与三元电极材料与新型锂电池技术成果的推广力度，促成成果转化和产业化，使中小型企业规模成长，提升电池行业研发水平和产业链结构优化，带动锂电池及储能产业发展。
南开大学
2021-04-13
锂离子电池正负极材料、准固态锂金属电池等
万立骏院士，1957 年 7 月出生于辽宁省新金县，1987 年 6 月于大连理工大学获硕士学位，1996 年 3 月在日本东北大学获博士学位，1998 年回国到中国科学院化学研究所工作。2009 年 11 月当选为中国科学院院士。主要从事扫描探针显微学、电化学和纳米材料科学的研究。发展了化学环境下的扫描探针技术，在表面分子吸附和组装规律、纳米图案化、表面手性研究等方面取得系列成果。致力于能源转化和存储器件的表界面化学、电极材料制备方法学和材料结构性能的研究，设计制备了系列高性能纳米金属材料、金属氧化物材料和锂离子电池正负极材料等，并应用于能源和水处理领域。该工作通过光学显微镜对凝胶态聚合物电解液(GPEs)中锂离子的沉积/脱嵌过程的电化学行为及形成机理进行了研究。研究表明在低电流密度下，锂离子倾向于在电极表面均匀沉积，成微球状。当电流密度增大时，表面沉积的锂会演变成苔藓状进而形成枝状晶须。此外，作者通过剥离枝晶表面的SEI壳层，利用原子力显微镜(AFM)及电化学阻抗谱(EIS)对其尺寸，形貌，模量及电导率进行了测试。结果表明这类原位生长的SEI具有较为优异的理化特性，有希望直接引入固体电解液锂金属电池中对锂枝晶的生长进行有效的抑制。该研究阐释了锂枝晶的结构演变过程，并对其表面SEI层进行了深入的表征，有助于我们进一步认识锂金属电池的衰降机制。2020 年重要锂电成果有：Angew. Chem. Int. Ed.：通过人工非晶正极电解质界面实现持久电化学界面助力固/液态混合锂金属电池Angew. Chem. Int. Ed.：利用中温转化化学构建空气稳定、锂沉积可调节的石榴石界面Angew. Chem. Int. Ed.：准固态锂金属电池中锂枝晶及其固态电解质界面层的界面演化 J. Am. Chem. Soc.：准固态锂电池中 LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 表面正极界面层的动态演化J. Am. Chem. Soc.：全固态合金金属电池的微观机理：调节均匀锂沉积和柔性固态电解质界面演变
大连理工大学
2021-04-13