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石墨烯包覆钛酸锂材料及高性能超级电池
一、项目分类
显著效益成果转化
二、成果简介
本项目开创性地将石墨烯用于包覆钛酸锂，通过独特的加工工艺制得业内领先的石墨烯包覆钛酸锂材料，有效地解决了钛酸锂负极材料的产气问题，并以此为基础制得了高性能的钛酸锂超级电池。该电池单体可8C持续放电，20C脉冲放电，充放电循环大于30000次，10分钟可充电90%以上，低温性能优异（可在-40度环境下放电）。
石墨烯具有高导电性和优良的电化学稳定性，通过石墨烯的均匀包覆改善了钛酸锂的电子电导性，进而提升了电池的大倍率充放电能力和高低温性能。同时，石墨烯包覆降低了材料充放电过程中的极化，提高了材料的容量发挥，通过钝化钛酸锂材料表面的活性位点，解决了其产气问题。利用该负极材料做成钛酸锂超级电池，具有优异的倍率充放电性能、长寿命、高安全性能和优异的低温充放电性能。
本项目首先开发了石墨烯包覆的钛酸锂材料，采用高温固相法合成，X射线衍射图谱证明其为标准的钛酸锂尖晶石结构，微观上由100-200nm的一次颗粒组成的微米和亚微米级二次球形颗粒，D50为15±5μm，1C可逆容量大于155mAh/g。
获得了基于石墨烯包覆钛酸锂负极材料的钛酸锂超级电池，通过串并联成组后可以用于低温启动电源，轨道交通，储能等领域，在长寿命、高安全、快充和低温充放电领域具有广阔的应用前景。
南开大学
2022-07-29
发表论文在国际材料学期刊《物质》攻克固态锂电池电极-电解质瓶颈
2019 年 9 月，两个团队合作制备了倍率性能可与传统浆料涂覆正极相比的复合正极，为克服固态电池中电极-电解质接触差这一瓶颈提供了新思路。相关研究成果日前发表在国际材料学期刊《物质》上
清华大学
2021-04-13
纳米催化二氧化钛的研制
高比表面积二氧化钛主要用于催化剂载体材料。针对脱硝催化剂用纳米二氧化钛，比表面积大，催化活性高，化学性质稳定，使用寿命长，主要应用在处理氮氧化物，电厂、汽车尾气等催化剂领域。同时纳米二氧化钛具有光催化活性，对治理雾霾有非常重要的作用。该技术的特点是比表面积可控、催化活性高、使用寿命长。开发了纳米二氧化钛的研制方法。采用硫酸法水解得到的偏钛酸，通过加入控制剂、同时控制浓度、温度、pH 等工艺参数，可以制备比表面积从 10~350m2/g，颗粒大小尺度可控的纳米二氧化钛。
清华大学
2021-04-11
液态烷烃回流包碳法制备纳米碳化钛
一种液态烷烃回流包碳制备纳米碳化钛粉体的方法，以廉价的水合二氧化钛为钛源和液态的烷烃混 合物(C11-C16)为碳源，工艺步骤依次为备料、回流、干燥、装料、高温热处理、取样。控制原料的回流 时间与回流温度，可以制备得到不同碳含量的先驱体粉体，通过不同的热处理工艺可调控有机碳转变为无 机碳的碳量，从而制备出高纯纳米碳化钛粉体。用此法制备的碳化钛粉体分散性较好，平均粒度为20～ 40nm，平均晶粒度为10～20nm。此法工艺简单，成本较低，较一般碳热还原法节约能源，容易实现规模 化制备。
四川大学
2021-04-11
纳米二氧化钛溶胶的制备
本技术采用特定工艺，原位合成纳米氧化钛溶胶，溶胶粒径≤10纳米。产品分散性好，长期保持稳定。纳米二氧化钛具有良好的稳定性、无毒性、高效紫外吸收性能，被广泛应用于抗紫外材料、抗菌材料、光催化、自洁材料、涂料、油墨、造纸、电极材料等工业领域。纳米二氧化钛溶胶有效防止了粉体产品的团聚，形成高的活性、易分散使用的特点。
南京工业大学
2021-01-12
铌酸锑纳米棒复合生物滤料
（专利号：ZL 201510339003.2） 简介：本发明公开了一种铌酸锑纳米棒复合生物滤料，属于污水处理技术领域。该铌酸锑纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：铌酸锑纳米棒35-50％、碳酸铵9-18％、锗酸镧纳米片8-16％、硅酸钠2-7％、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠0.5-2％、水20-35％。本发明制备出的铌酸锑纳米棒复合生物滤料表面粗糙，具有耐水性能优良、热稳定性好、孔隙率高、比表面积大、吸附能力强和可重复使用等特点，有利于滤料表面微生物膜的形成与生长，在污水处理领域具有良好的应用前景。
安徽工业大学
2021-04-11
铝酸锂纳米片多功能复合涂料
（专利号：ZL 201510055937.3） 简介：本发明公开了一种铝酸锂纳米片多功能复合涂料，属于功能材料领域。铝酸锂纳米片多功能复合涂料的质量百分比组成如下：铝酸锂纳米片18‑35％、纳米氧化锆5‑15％、萜烯树脂乳液11‑20％、苯乙烯丙烯酸酯共聚合物乳液6‑12％、丙二醇甲醚醋酸酯3‑8％、甲基硅油乳液3‑8％、水20‑35％、聚乙二醇1‑3％、聚丙烯酰胺0.2‑1％、丙二醇0.1‑1％、聚氧丙烯甘油醚0.05‑0.2％、二甘醇0.5‑3％、聚醚改性聚二甲基硅氧烷0.05‑0.5％。本发明所提供的铝酸锂纳米片多功能涂料具有防腐、阻燃、防霉抗菌、防污、防水及保温等多种功能，在建筑物及设备用涂料方面具有良好的应用前景。
安徽工业大学
2021-04-11
锡酸锑纳米线复合电子封装材料
简介：本发明公开了一种锡酸锑纳米线复合电子封装材料，属于结构材料技术领域。本发明锡酸锑纳米线复合电子封装材料的质量百分比组成如下：锡酸锑纳米线65‑80％、聚乙烯醇3‑5％、聚苯乙烯3‑5％、丙烯酸‑丙烯酸酯‑磺酸盐共聚物0.05‑0.5％、异丙醇铝3‑6％、聚偏氟乙烯7‑14％、水3‑5％，锡酸锑纳米线的直径为50nm、长度为20‑30μm。本发明提供的锡酸锑纳米线复合电子封装材料具有耐老化及耐腐蚀性能优良、易加工、绝缘性好、热膨胀系数小、导热系数高及制备温度低等特点，在电子封装领域具有良好的应用前景。
安徽工业大学
2021-04-13
锂电池管理系统AI算法研究
本项目聚焦于锂电池管理系统在智能化监测与预测中的关键痛点，尤其拟面向电池容量衰减预测、SOC/SOH估计不准、电池剩余时间不准确、MAP/SOP估算等方面。通过引入人工智能算法，构建融合机器学习与深度学习的电池状态预测模型，拟实现高精度SOC（荷电状态）与SOH（健康状态）估计的优化，提升电池管理系统的智能水平与安全性。
解决方案方面，项目基于实地检测磷酸铁锂电池充放电数据构建训练集，采用轻量级线性回归模型及改进型人工神经网络进行建模优化，并结合特征工程技术提高预测精度。同时，设计适用于边缘计算的部署方案，使模型可在BMS嵌入式硬件平台实时运行，降低对计算资源的依赖。
在竞争优势方面，项目成果具备算法轻量化、部署便捷、预测准确度高、兼容性强等特点，特别适用于电力储能、电动汽车等对安全性和可靠性要求高的场景。相比传统BMS方案，该AI算法可显著提升电池使用效率与寿命，精准估算SOC/SOH，降低维护成本。
目前项目成果已在合作企业内部储能设备中开展应用测试，初步反馈表明荷电状态预测准确度提升40%左右，电池健康度准确度提升40%左右，系统响应及时，具备较高实用性和推广价值。专家评审一致认为，该项目在智能电池管理系统方向具有较强的创新性和实际应用前景。
西南大学
2025-05-12
纳米晶太阳能电池复合多孔电极膜
项目以改善NPC太阳能电池的光伏性能为最终目的，采用模板组装技术制备高质量的NPC电池用有序大/介孔复合电极膜，该法既简化了制备工艺，又可对薄膜的质量进行控制。该研究推动了NPC太阳能电池的产业化进程，同时该技术符合国家能源可持续发展的需要，在改善日益严重的能源危机及环境污染有非常重要的现实意义。
天津城建大学
2021-04-11