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锂离子电池正极材料锰酸锂
成果描述：针对目前太阳能、风能和电动汽车、电动自行车的飞速发展对储能电池寿命、安全性能以及低成本需求，以及现有储能电池能量密度和功率密度不够，安全性差且使用寿命短的矛盾。本项目通过对制备工艺的严格控制合成单晶结构锰酸锂系正极材料，用碳纳米管从微观层面上改善锰酸锂系正极材料的性能，结合金属改性以及高分子材料的表面包覆制备出高比容量、高安全性和长寿命锰酸锂系储能电池电极材料。通过与锰酸锂系电极材料相匹配的电解质和负极材料的优化和修饰，以及电池的合理设计开发基于锰酸锂系正极材料的高性能储能电池，实现锰酸锂系储能电池在智能电网储能等方面的应用。市场前景分析：低成本普通锰酸锂电池可广泛应用于储能系统，比如高档住宅小区的太阳能路灯、景观照明灯、移动通讯基站蓄电池、风能发电等储能系统。以化学二氧化锰为锰源掺杂改性制备的高温锰酸锂电池具有容量高、动力性好等优点，可广泛应用于动力电源系统市场，主要针对电动自行车、电动汽车、电动观光车、旅游游艇等。与同类成果相比的优势分析：克容量(1C)：110mAh/g； 10C/1C＞80%； 普通型：常温循环800次保持80%以上； 高温型：55℃循环500次保持70%以上。 国际领先。
四川大学
2021-04-11
高比能锂离子电池正极材料
自2000年始开展相关研究，具有深厚的技术积累，通过优化合成工艺、体相掺杂、表面包覆等手段有效地提高了材料的比容量和循环稳定性，材料性能达到国际先进水平，已完成高镍三元材料、高电压钴酸锂、富锂锰基等高能量正极材料的公斤级小试和评测。其中，高镍三元氧化物正极材料0.05 C首圈放电比容量可达200 mAh/g以上，100圈循环容量保持率达92%。高比容量高镍三元氧化物正极材料及其制备技术：开发出了具有高比容量和长循环寿命的高镍三元材料，提高材料结构的优化及制备技术的创新，显著降低了材料成本，提高了材料的放电比容量和循环稳定性，0.05 C首圈放电比容量可达200 mAh/g以上，100圈循环容量保持率达92%。
厦门大学
2021-04-11
高能量密度柔性锂离子电池
在设计柔性锂离子电池负极材料上取得了突破，以表面刻蚀剥离处理的碳布为基底(CC@EC)，水热法生长NiCo2O4(NCO)纳米线阵列。当其应用于锂离子电池负极时，表现出了优异的储锂性能。作者通过DFT计算发现，NCO与CC@EC具有强的相互电子作用、在锂离子传输过程中具有更低的反应能垒。此外，作者进一步通过原位拉曼光谱阐明了CC@EC基底对电极材料储锂性能提升的贡献因素。在此基础上，获得了具有高载量下高能量密度 (314 Wh/kg) 的全柔性锂离子电池(总重量为281 mg)，具有出色的柔韧性和良好的储能性能，为未来的便携能源开启了新的方向。
中山大学
2021-04-13
对位芳纶复合锂离子电池隔膜
1. 痛点问题
锂离子电池是目前应用最广泛的储能装置，产业发展迅猛。随着电动汽车的兴起，大功率动力电池的出现对锂离子电池的安全性提出了巨大的挑战。其中电池隔膜耐热性差是其中最主要的安全隐患之一。目前常见的锂离子电池隔膜为聚烯烃材质，通常为聚丙烯、聚乙烯或者聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯的夹层结构，熔点低于170℃，当电池因内部或外部原因造成升温时，隔膜会熔融并收缩，造成正负极直接接触导致短路，引起电池燃烧、爆炸等意外事故的发生。
2. 解决方案
聚对苯二甲酰对苯二胺（以下简称PPTA）是一种刚性液晶高分子，具有优异的热稳定性，热分解温度高达550℃。将PPTA取向制成的纤维还具有优异的力学性能，因此PPTA是一种有效的解决锂离子电池隔膜耐热隐患的材料。但是由于PPTA分子刚性，而且分子间有强烈的氢键作用，所以在普通溶剂中很难溶解，因此将其制成多孔膜在技术上还是一个巨大的挑战。本项成果在大量研究基础上提出了一种新的制备对位芳纶/聚烯烃复合隔膜的方法，利用对位芳纶的刚性及高耐热性，制备出各项性能满足锂离子电池性能要求且可以大幅提高电池安全性的隔膜材料。
合作需求
与合作方共同推进工业生产和应用，合作方需具备资金、场地、技术团队等。
清华大学
2022-01-07
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
硫酸铝钾(明矾)
宁波华茂文教股份有限公司
2021-08-23
锂离子电池正极材料磷酸钒铁锂
成果描述：橄榄石型磷酸铁锂因为其具有环境友好、成本低、来源广以及稳定性和安全性好等优点；但其过低的离子导电率和电子导电率也限制了LiFePO4在动力锂离子电池方面的应用。 单斜结构的磷酸钒锂晶体内部原子排列构成三维网状结构，为锂离子的迁移提供了有利的通道，因而Li3V2(PO4)3具有更好的锂离子导电性。单斜结构的Li3V2(PO4)3具有较好的稳定性和大电流充放电特性，同时其在充放电时有不止一个锂离子参与脱嵌，具有比LiFePO4更高的电压平台。 本研究通过加入高含量钒合成同时包含LiFePO4和Li3V2(PO4)3相的复合正极材料，利用Li3V2(PO4)3快离子导体的特性改善材料的导电性，使材料具更好的电化学性能。市场前景分析：低成本磷酸钒铁锂电池主要应用于（1）动力电源系统市场，主要针对电动自行车、电动汽车、电动观光车、旅游游艇等.（2）储能系统，比如高档住宅小区的太阳能路灯、景观照明灯、移动通讯基站蓄电池、风能发电等储能系统。与同类成果相比的优势分析：克容量(1C)：160mAh/g； 10C/1C＞80%； 常温循环2000次保持85%以上； 振实密度：1.3g/cm3以上 国际先进。
四川大学
2021-04-11
锂离子电池隔膜干法单拉制造技术
本项目系统全面地研究了采用熔融挤出/热处理/单轴拉伸法(MEAUS)制备锂电池用聚烯烃微孔隔膜的原理，成功地设计制造了国内第一条熔融挤出/热处理/单轴拉伸(MEAUS)法制备锂电池用聚烯烃微孔隔膜的工业化生产线。在此基础上，研发成功了锂离子动力电池PP/PE两层或三层复合隔膜产业化技术。拥有国内唯一动力锂电池隔膜产品的制造技术。
四川大学
2021-04-11
锂离子电池组快速能量均衡技术
本研究成果研究出一种先进的能量管理和能量动态平衡新技术、使电池组使 用寿命（续航能力）成倍增长。 由于锂离子电池具有单节电压低的特点，通常将多节电池串联，构成电池组 使用。而由于制造工艺的原因，单体电池的特性总存在差异，在充（放）电过程 中容易出现部分电池过充或过放的现象，严重影响电池的使用寿命，从而导 致电池组使用寿命缩短几倍甚至十几倍。为了延长电池组的使用寿命，必须 使所有的电池均保持在同样的电池荷电状态（SOC, State of Charge）□因此， 需要建立锂离子电池组能量均衡系统，平衡电池组中各个单体电池的SOC,充 分发挥各单体电池性能，提高电池组使用容量，延长其使用寿命。该项技术已 有大量研究成果，包括有损均衡（被动均衡）和无损均衡（主动均衡）两种方式。 有损均衡是能量耗散型方式，技术趋成熟，已经得到广泛应用（丰田普锐斯混动 汽车）。但其能量全部损耗在电阻上，效率低。无损均衡通过电路对能量进行转 移来实现能量均衡，效率高。但其结构复杂，控制难度大，目前还在研究过程中。 主要问题是均衡速度慢、效率低。本研究成果提出了一种先进的电池组能量均衡 技术一一总线式均衡技术，与其它均衡技术相比，具有电路简单、易于模块化、 均衡速度快、效率高、电路成本不显著增加的特点。特别适用于大功率储能系统。 市场及经济效益分析： 该项技术可以应用于各个领域的储能系统，是智能电网、可再生能源接 入、分布式发电、微电网以及电动汽车发展必不可少的支撑技术，不但可以有 效地实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，提高电力设备运行效率、降 低供电成本，而且还可以调整频率和补偿负荷波动，提高电网运行稳定性。例如, 风力发电与光伏发电互补系统组成的局域网；偏远地区供电、工厂及办公楼供电; 通信系统中不间断电源和应急电能系统；大规模电力存储和负荷调峰系统；电动 汽车的动力系统；国家重要部门的大型后备电源；军事领域中可移动大型供电设 备等。因此，该项技术具有巨大的产业化效益。
重庆大学
2021-04-11
失效锂离子电池全组份绿色回收技术
我国的动力电池即将进入大规模的报废期，失效锂离子电池安全处置与循环利用对于解决资源短缺以及保护环境均至关重要。本团队针对当前失效锂电池再利用过程中亟待解决的关键问题展开研究，开发了具有自主知识产权的无需物理分选绿色回收失效锂电池全组份的集成技术。集成技术包括失效动力电池中电解液及有机组份高效脱除与产品化利用技术、有价组元的高效回收与高值化再利用技术、石墨负极废料深度净化与性能修复技术、失效磷酸铁锂电池经济制备磷酸铁锂正极材料技术。通过该技术，失效锂电池中有机组份脱除率大于 95%，其中氟以化学品形式回收，综合回收率大于 90%，有机组份无害化处置率 100%；以全电池计，对于钴酸锂或三元电池，有价金属镍、钴、锰、铜的综合回收率大于 98%，锂的综合回收率大于 95%，对于磷酸铁锂电池，再生磷酸铁锂材料 1C 放电比容量大于140 mAh/g，生产成本低于国内磷酸铁锂主流工艺的生产成本；再生石墨纯度大于 99.5%，性能满足电池级石墨要求。
北京科技大学
2021-04-13