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高能量、长寿命的水系可充放 镍铋电池
利用三维高结晶度的Bi纳米结构抵消储能转换反应引起的结构内应力，成功构筑了首款可充放的Ni//Bi电池（Adv. Mater., 2016, 28, 9188–9195．）。为了进一步提高镍铋电池的能量密度和寿命，该团队在前期基础上最近通过原位活化的策略制备了一种高载量的三维多孔的铋-碳复合材料，作为水系镍铋电池的高性能负极材料。这种多孔氮掺杂的碳三维结构不仅可以实现高载量铋的均匀负载，而且可以提供快速的电子传输和离子扩散的通道，有利于提高电极的容量和倍率性能。因此，制备的铋-碳复合电极具有很好的润湿性和活性面积，表现出较高的容量（2.11 mAh cm-2和166.2 mAh g-1）和优异的倍率性能（2.11 mAh cm-2和120 mA cm-2）。更重要的是，基于这种铋-碳复合材料为负极，Ni-NiO为正极组装的柔性镍铋水系可充放电池具有很高的能量密度（16.9 mWh cm-3）和出色的循环寿命（充放电5000次后仍有94%的容量保持率），优于很多研究报道的水系电池。
中山大学
2021-04-13
PMSM及其驱动系统在蓄电池机车中的应用研究
本项目针对传统矿用蓄电池机车在运输的过程存在直流电机维护困难、蓄电池的使用寿命、蓄电池机车的制动和电能损耗等问题，研制了适用于煤矿防爆特殊型蓄电池电机车用的永磁同步电动机及其调速器，形成矿用隔爆蓄电池永磁同步牵引电机车及其控制系统。PMSM 及其驱动系统在蓄电池机车中的应用为解决传统矿用蓄电池机车运输过程中的问题提供了新的方法。
安徽理工大学
2021-04-13
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
高效硅基太阳能电池关键材料和应用技术
该项目与南京中电、上海神舟、扬州协鑫等多家协同单位合作，开展表面微纳米结构的设计、高效晶硅表面刻蚀剂的研制、大规模量产工艺技术的突破。
南京工业大学
2021-01-12
钙钛矿光伏材料/钙钛矿太阳能电池
2021 年 3 月 26 日，Science（《科学》）在线发表了西北工业大学黄维院士团队的研究成果 Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity。此项研究独创性地提出以一种多功能的“离子液体”作为溶剂来替代传统的有毒的有机溶剂制备钙钛矿光伏材料，用这一方法制备的材料具有稳定性高、制备工艺简单等优势。相关研究成果解决了传统钙钛矿光伏材料制备过程中的世界性难题，实现了光伏领域的重大突破。离子液体及其制备的钙钛矿太阳能电池 团队研发的可折叠柔性电子产品。目前，全球以“光伏”为代表的可再生能源产业链驶入发展快车道。其中，钙钛矿光伏功不可没，它相比传统太阳能电池板中使用的硅晶体，不仅更便宜、更轻薄、可变型，同时成本也更低廉、更环保，在应用范围上将产生颠覆性变革。因此，钙钛矿光伏材料的研究已经成为各国科学家追逐的“热点”。“未来，沙漠腹地、楼宇外墙、手机等都不再需要传统电池，只需要一块更低廉、更清洁，薄如纸张的钙钛矿太阳能电池就能够满足所需。同时，还可以应用在柔性可穿戴、航天器搭载等重要领域。” 团队“大师兄”晁凌锋对钙钛矿光伏材料应用前景充满信心。 黄维院士团队致力于钙钛矿光伏材料研究，通过原始创新解决材料不稳定、光电转化率不高、工艺制备复杂且污染性较高等卡脖子难题。
西北工业大学
2021-04-13
一种液态或半液态金属电池荷电状态估计方法
本发明公开了一种液态或半液态金属电池荷电状态估计方法， 根据电池的等效电路获取状态空间表达式；通过参数辨识，获取等效 电路参数与 SOC 的函数关系；根据等效电路参数初始值以及电池欧姆 内阻、电池电动势与 SOC 的函数关系，获取系统矩阵初始值、控制输 入矩阵初始值以及观测矩阵；采用扩展卡尔曼滤波算法，获取状态估 计时间更新矩阵和误差协方差时间更新矩阵；从中提取电池的 SOC 的 预测值、极化电压和扩散电压、获取电池电动势的值、以及欧姆内阻 压降；根据电池电动势、极化电压、扩散电压以及欧姆内阻压降，
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
锂电池储能系统消防安全关键技术与装备
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段。加快储能技术与产业发展，对于构建以新能源为主体的新型电力系统，实现碳达峰碳中和具有重要意义。据预测，到2050年，我国锂电池储能将达到400吉瓦，年均增长26%。然而，锂离子电池固有的安全性问题使其大规模应用遇到了瓶颈。2019年美国亚利桑那州一起锂电池储能系统火灾，今年4月我国某储能电站爆炸，韩国近年来30座电池储能电站发生火灾，均造成重大人员伤亡和经济损失。因此，储能系统的消防安全问题已成为制约锂离子电池储能大规模推广的关键瓶颈。
现有技术的痛点问题是：1、锂离子电池火灾机理有差异；2、锂离子电池灭火剂适用性不强；3、现有灭火剂不具备高效降温能力；4、实时健康状态监测技术缺乏；5、预警技术作用重视不够；6、技术规范建设严重滞后。
华中科技大学
2022-07-26
具有碲钼多层复合薄膜的碲化镉太阳电池
具有碲钼多层复合薄膜的碲化镉太阳电池，属于新能源材料与器件领域。这种太阳电池采用一种碲钼多层复合薄膜作为碲化镉太阳电池的无铜过渡层。一方面，由于过渡层具有碲的析出相，因此在碲化镉退火后，无需采用湿法工艺获得富碲层。如果采用干法工艺，也无需单独沉积一碲层。另一方面，过渡层具有碲化钼的主相，作为p型半导体，与碲化镉价带不连续很小，可起到很好的过渡作用，实现碲化镉与金属电极间的欧姆接触。采用上述结构的太阳电池，避免了化学腐蚀，实现了低电阻接触，可有效提高太阳电池的性能和改善器件的长效稳定性。
四川大学
2016-10-25
低光强下高转换效率染料敏化太阳能电池
本成果通过溶液中的柠檬酸和乙二醇发生聚合酯化反应生产聚酯，有机醇盐中的Ti-O键均匀的分散和固定在聚酯网络中，在退火时聚酯分解产生大量极其微小的气孔，从而形成了粒径小、比表面积大的结构。同时由于P25 的TiO2粉末在聚酯中不可能完全均匀分布，因此，在退火后表面出现了不规则的纳米粒子堆积凸起形成的孔道；而通过双层成膜方式，使其粒子分布更均匀，连接性更好，从而表现出更大的填充因子和较好的光电转换。用其制得的太阳能电池在低光强下具有很高的转换效率，光电性能实验结果表明，用本发明所得薄膜制得的太阳能电池，在5mW/cm2的弱光照下，光电转化效率高达11.83%，尤其适合在日照强度低的地区使用。
西南交通大学
2016-06-27