项目成果/简介:近日，天津大学赵广久教授团队在钙钛矿材料的激发态化学机制研究方面取得突破性进展。相关研究成果发表在《Chemical Engineering Journal》（IF: 10.65）上。该团队首次合成了一种新型非铅双钙钛矿材料，并调控晶格畸变，调控了激发态载流子动力学，从而显著促进了光致发光量子产率的提升，对进一步的材料开发和应用有很强的指导意义。 研究背景 在过去的十年中，关于钙钛矿材料的开发和应用一直在光伏电池和发光领域得到了极大的发展。钙钛矿纳米晶体的与其块状材料相比，具有许多优势，例如钙钛矿纳米晶具有高的光致发光量子产率，颜色可调，同时易于大规模制备柔性器件。因此，卤化钙钛矿纳米晶体已成为研究人员的重要研究对象。 不幸的是，铅的毒性限制了卤化铅的进一步应用钙钛矿纳米晶体。最近报道了一些无铅钙钛矿纳米晶体的合成，但是其很难构造3D的钙钛矿结构，导致性能不佳。铅基钙钛矿的出色光学性能NC由独特的3D钙钛矿结构和ns2电子轨道，使其具有优异的电荷载流子行为。同时，几种双钙钛矿纳米晶体 3D结构取得了一些进展。但是有两个问题仍然存在。一种是开发更新颖的双纳米晶体来配合设备的应用；另一种是使用高精度光谱探索更深层次的激发态动力学。因此，更有效的合成技术改造和更深刻的载流子动力学研究是目前最有效的方法，这可提高无铅钙钛矿纳米晶体的应用前景。 研究基础 在前期的研究中，团队在钙钛矿光电材料设计与机理研究方面取得了一系列的原创性成果。前期我们团队通过离子掺杂诱导相转变，从非活性相转变为活性相，使得发光效率得到大幅度提高 (Angew. Chemie. Int. Ed. 2019, 58, 11642.) ; 在认识到晶型对发光调控的重要影响后，我们进一步地通过离子掺杂控制晶格变形程度进而调控发光峰的宽度，可以在实现高发光效率的同时随意控制发光峰宽度的窄化和拓宽(Chem. Eng. J. 2020, 125367; J. Lumin. 2020, 117045; 2D Mater. 2020, 7, 031008.)；最后我们为了开发多手段实现构象调控，我们通过引入不同的左右旋手性基团，从而实现手性的传递和放大(J. Mater. Chem. C. 2020, 8, 5673. Phys. Chem. Chem. Phys. 2020, 22, 17299.)。 研究进展 在这项工作中，赵广久团队创新地开发了高效光致发光钠铋双钙钛矿Cs2NaBiX6（X = Cl，Br）纳米晶体。该团队通过离子掺杂控制晶格畸变，促进自陷态激子的捕获，实现了超快的热载流子弛豫；同时，DFT理论计算分析表明离子掺杂后的晶体的能带结构从间接带隙转变为直接带隙，促进了电子空穴的辐射复合；此外离子掺杂也降低了晶体的体相缺陷，减少了缺陷产生的非辐射复合。以上三者的贡献综合作用从而大幅度促进了光致发光产率的提升，结果离子掺杂后的双钙钛矿Cs2NaBiCl6 NCs可显示约16％的明亮宽带光致发光PLQY，高于迄今为止报告的单组分钙钛矿发光材料（2-10％）。我们的研究为未来的新材料的开发和应用提供了指导。

本发明涉及一种具有高d33的无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的制备方法。该方法按式(1-x)(LiaNabK1-a-b)(Nb1-cSbc)O3-xABO3-yM组分配料，采用传统陶瓷制备方法制备铌酸钠钾基无铅压电陶瓷粉料；再将陶瓷粉料与聚合物聚偏氟乙烯按比例混合球磨；烘干后超声震荡，将混合粉料经冷压成型后加温处理，再在其表面溅射金电极，硅油浴中极化后测试其压电复合材料样品的压电性能d33；最后将样品置入去离子水或盐溶液中浸泡，再测试其样品的压电性能d33。结果表明，经浸泡处理的铌酸钠钾基无铅压电陶瓷-聚合物压电复合材料的d33比未经浸泡过的有大幅度提高，提高比例甚至可达300％。

通过设计动力电池的电芯构造。使电池的正极片、隔膜、负极片，电芯的负极极耳关于正极极耳对称布置，或者正极极耳关于负极极耳对称布置；正极片与负极片交替叠加，且正极片与负极片间垫有隔膜，用铝螺栓将正极片紧固在一起形成正极极耳，用铜螺栓将负极片紧固在一起形成负极极耳。本发明单体电池与常规叠片设计电池相比，温度场分布更加均匀；当放电倍率达到 10C 时，极耳附近电池表面的温度降低了 7～8℃，电池中心温度降低 6～7℃，电池表面整体温度平均降低了 6～8℃。 

电池高性能低铂电催化剂研究首先合成含有高指数面的Pt3Fe 多级纳米线，再通过煅烧得到含有两个原子层厚的 Pt-skin结构，并评估了该材料在酸性介质中的氧还原和醇氧化催化性能，最后基于 DFT 理论计算结果证明含有高指数面的 Pt-skin表面对反应中间体的吸附能优化，有利于电催化反应的进行。该工作首次将 Pt-skin和高指数面结合，在催化剂活性和稳定性方面有了很大提升，为高性能电催化材料的设计和开发指出了新方向。

硫化物固态电解质（LGPS）由于拥有与液态电解质接近的室温离子电导率，因此被视为下一代高能量密度电池的候选体系之一。但是，由于硫化物固态电解质较窄的电化学窗口（如Li10GeP2S12，1.7~2.1 V vs. Li/Li+）,在与较高工作电压的LiCoO2氧化物正极（LCO）匹配时会发生一系列副反应，在界面处堆积低电导的氧化副产物(如Li3PS4, S, GeS2），同时LGPS和LCO电化学势的不匹配还将导致界面处产生空间电荷层（SCL），这些因素都将极大地增加固态电池的界面阻抗，进而使得固态电池的性能迅速衰减。目前，解决氧化物正极-硫化物固态电解质界面不匹配问题的主要途径为在氧化物正极表面包覆一层过渡层，用以缓冲正极和电解质界面的电势不匹配问题。 通过简单易行的固相包覆方法，首先将粒径为10 nm二氧化钛纳米颗粒均匀分散在钴酸锂表面，再通过高温烧结处理在钴酸锂表面形成一层约1.5纳米保护层。对照实验，FIB-TEM原位观察和XPS佐证表明通过高温原位反应钴酸锂表面将形成Li2CoTi3O8尖晶石相(LCTO)。具有稳定三维尖晶石结构的LCTO晶体在钴酸锂工作的电压区间依然能保持结构稳定，与钴酸锂基体之间具备较强的键合，同时具有高的锂离子扩散能力（Li+= 8.22×10-7 cm2 s−1），低电子电导（2.5×10-8 S cm-1）。这些性质将有助于在LCO和LGPS之间形成有效的电压降，保持界面稳定性的同时提供快速的离子迁移通道。理论计算表明，相较于LCO/LGPS界面，通过引入LCTO中间层产生的两个替代界面，即LCTO/LCO和LCTO/LGPS具有更强的热力学稳定性和更强的界面亲和力。

   首部系统讨论锂电制造工艺的高水平科技著作《锂离子电池制造工艺原理与应用》由化工出版社出版。辽宁工程技术大学杨绍斌教授和美国斯坦福大学博士后梁正编著，共63万字。历经12年编著而成，经三位院士推荐，获得国家科学技术学术著作出版基金资助。该书构筑了锂电制造工艺的理论框架，集成反映了国内外相关基础与应用研究最新成果，包括制浆、涂布、辊压、分切、焊接、装配和化成等章节。锂电的原材料著作已经出版多部，但锂电生产工艺涉及化工、机械、粉体、材料和电气等多学科知识，企业公开资料少，至该书出版之前，国内外未见系统讨论制造工艺的著作出版，该书填补了锂电制造工艺领域著作的空白。

成果与项目的背景及主要用途： 电动汽车作为 21 世纪汽车工业改造和发展的主要方向，目前已从实验开发 试验阶段过渡到商品性试生产阶段，世界上许多知名汽车厂家都推出了具有高科 技水平的安全或环保型号概念车，目的是为了引导世界汽车技术的潮流。 电动汽车动力电池管理专用芯片的开发，电池管理系统作为电池保护和管理 的核心部件，不仅要保证电池安全可靠的使用，而且要充分发挥电池的能力和延 长使用寿命，作为电池和车辆管理系统以及驾驶者沟通的桥梁，电池管理系统对 于电动汽车性能起着关键性的作用。 技术原理与工艺流程简介： 电动汽车动力电池管理专用芯片用于电动汽车动力电池在电压、电流和温度 测量，并具备单体电池均衡管理和电池包的保护功能。14 位 Delta-Sigma 型模数 57天津大学科技成果选编 转换器，实现高精确度（相对准确度 0.5%）和宽范围线性度。采用 BCD 混合信 号工艺，高电压大电流的电路实现。 电路芯片的功能包括多通道电压/电流/温度 采样，通讯接口功能，均衡电路控制和驱动功能。核心电路模数转换器 14 位精 度，误差增益小于 1%。芯片工作温度-40℃ ~ 125℃。 应用前景分析及效益预测： 考虑到一次性成本和重复性成本，以及客户的承受能力，单套电动汽车电池 组管理系统的售价大约为 0.6 万元左右。产业化量产后前 2 年只要销售 1400 套 以上，销售收入预计 850 万元左右即可实现盈利。 应用领域：电动车制造业 技术转化条件： 五十平方米以上的办公用房，电脑、工作站若干，相应软件，也可与卡片封 装单位共同合作。 合作方式及条件：根据具体情况面议 29 新型电机及其控制技术

项目成果/简介:硫化物固态电解质（LGPS）由于拥有与液态电解质接近的室温离子电导率，因此被视为下一代高能量密度电池的候选体系之一。但是，由于硫化物固态电解质较窄的电化学窗口（如Li10GeP2S12，1.7~2.1 V vs. Li/Li+）,在与较高工作电压的LiCoO2氧化物正极（LCO）匹配时会发生一系列副反应，在界面处堆积低电导的氧化副产物(如Li3PS4, S, GeS2），同时LGPS和LCO电化学势的不匹配还将导致界面处产生空间电荷层（SCL），这些因素都将极大地增加固态电池的界面阻抗，进而使得固态电池的性能迅速衰减。目前，解决氧化物正极-硫化物固态电解质界面不匹配问题的主要途径为在氧化物正极表面包覆一层过渡层，用以缓冲正极和电解质界面的电势不匹配问题。 通过简单易行的固相包覆方法，首先将粒径为10 nm二氧化钛纳米颗粒均匀分散在钴酸锂表面，再通过高温烧结处理在钴酸锂表面形成一层约1.5纳米保护层。对照实验，FIB-TEM原位观察和XPS佐证表明通过高温原位反应钴酸锂表面将形成Li2CoTi3O8尖晶石相(LCTO)。具有稳定三维尖晶石结构的LCTO晶体在钴酸锂工作的电压区间依然能保持结构稳定，与钴酸锂基体之间具备较强的键合，同时具有高的锂离子扩散能力（Li+= 8.22×10-7 cm2 s−1），低电子电导（2.5×10-8 S cm-1）。这些性质将有助于在LCO和LGPS之间形成有效的电压降，保持界面稳定性的同时提供快速的离子迁移通道。理论计算表明，相较于LCO/LGPS界面，通过引入LCTO中间层产生的两个替代界面，即LCTO/LCO和LCTO/LGPS具有更强的热力学稳定性和更强的界面亲和力。

研究领域 以企业的生产需要为出发点，以研发新产品、新设备、新工艺为目标，进行光机电一体化成套设备及新技术的研究与开发，解决企业发展过程中的瓶颈问题。围绕创新制造工艺、机电控制及自动化，开展绿色化、系统化智能机电一体化技术及其在生产过程中的应用研究。主要研究方向有：（1）绿色新能源生产技术及设备（2）特种加工机械（3）新型包装机械（4）根据企业实际需求定制光机电一体化成套设备（生产线）的研发。科研成果及简介 所承担主要项目： 锌空燃料电池极片干嵌法成形过程控制的理论与技术(国家自然基金) ·高速水墨柔性印刷模切机CL1224 （国家科技部） ·机械软起动控制系统的开发（天津市教委） ·柔性传动行星轮差速机构的研究 （河北省教育厅） ·机械液压自动控制软启动系统（石家庄科技局） ·自动分页装订机的开发研究（河北省教委） 横向课题： 纸管机开发（天津巨业衣架制造有限公司） 盘料螺纹钢滚丝机（天津市天鹏建筑器材有限公司） 五金平台自动机械手的研制（庆辉五金制品有限公司） 乒乓胶皮海绵上料系统的研发（天津七二九体育器材开发有限公司） 电池极片卷绕设备（海裕百特锂能设备有限公司） 锂电池极片轧制卷绕线 ； 流延膜挤压收卷装置及控制系统的合作研发； 瓦棱机生产线控制系统的研制； KSQ-500电池极片卷绕设备开发 木工挖船机（威卢克斯有限公司） WS-260卫生巾生产线获奖与专利一种布料机                  发明专利           专利号：200910068754.x一种双向水泥土搅拌桩机      发明专利           专利号：200910069172.3一种双向水泥土搅拌桩机      发明专利           专利号：200910069171.9一种双向水泥土搅拌桩钻杆    发明专利           专利号：200910069170.4一种收获机                  发明专利           专利号：200910069269.4可转让项目 可承担（合作开发）科研项目与技术合作光机电一体化成套设备（生产线）的研发

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。