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预测固体电解质界面的原子模拟软件
本技术提出了基于多尺度理论模拟结合深度机器学习的一整套解决方案,即利用先进多尺度模拟方法精准解析SEI原子结构,建立新一代SEI模型,阐明SEI结构和形成机制,完整构建SEI与电池性能之间的内在联系,定向设计符合不同商用条件的新型电解液配方,为开发新一代高能量密度电池提供可能。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、技术分析 随着智能手机、笔记本电脑等消费电子产品的快速发展,锂离子电池(Lithium Ion Battery, 简写为LIB)已经成为最成功的电化学储能设备之一,并从根本上影响并改变了人们的日常生活方式。随着制造工艺的逐步成熟,LIB的能量密度已经接近其理论极限。另一方面,可移动电子设备的快速普及和汽车电动化的蓬勃发展也不断要求开发具有更高能量密度的充电电池以满足实际使用的需求,而最先进的LIB依然无法完全满足上述需求。因此,寻找更高能量比的锂电池电极材料,加快下一代新型锂电池关键技术的相关研究,已成为制约锂电池技术产业发展进步的关键问题。锂金属电池的能量密度虽足以达到下一代电动车的要求,但其自身的稳定性仍令人担忧,这主要是因为Li金属的反应活性过高,其几乎可与所有的电解液均能自发地发生化学反应。在电池的运行过程中,Li电极和电解液之间通过自发化学反应和电化学反应导致了固体电解质界面(solid electrolyte interphase,SEI)的形成。当所形成的SEI结构不均匀时会诱发电池体积膨胀,此外,充放电过程中锂的不均匀沉积会导致锂枝晶的形成,锂枝晶的不规则生长会刺穿SEI,导致SEI膜发生破裂,并产生死锂,降低锂金属电池库伦效率;更严重的是,锂枝晶的不断生长会刺穿隔膜,造成电池内部的短路,导致火灾和爆炸等安全事故,大大缩短了电池的使用寿命,严重阻碍了其大规模商业化发展。因此,SEI对LMB的性能具有至关重要的影响。良好且稳定的SEI可以阻止(或者大幅度减缓)负极界面上反应的持续发生,起到保护Li电极的作用。针对下一代高稳定性锂金属电池设计中存在的关键问题,结合国际研究进展与本团队前期研究基础,我们提出了基于多尺度理论模拟结合深度机器学习的一整套解决方案,即利用先进多尺度模拟方法精准解析SEI原子结构,建立新一代SEI模型,阐明SEI结构和形成机制,完整构建SEI与电池性能之间的内在联系,定向设计符合不同商用条件的新型电解液配方,为开发新一代高能量密度电池提供可能。本方案已形成完整的工作流,相关自动化软件已开发完成并交付使用,且具有完全的自主知识产权,可用于国内外上游电池生产研发企业积累原始电池性能数据,大范围筛选有效电解液组分,指导下一代高能量密度锂电池研制。 我们的技术优势与创新主要表现在: 1)首次在电池体系中实现了QM与MM的混合模拟与混合加速; 2)在电池体系模拟中实现了开放电子体系对电化学反应的热力学和动力学预测; 3)在保证精度的前提下,实现了在纳米尺度上对真实的实验SEI结构直接模拟; 4)通过耦合深度机器学习,实现了电解液组分大范围筛选与性能优化。
苏州大学 2022-08-15
一种锑阳极直接碳固体氧化物燃料电池电堆及其制备方法
本发明公开了一种锑阳极直接碳固体氧化物燃料电池电堆及其 制备方法,属于燃料电池领域。锑阳极直接碳固体氧化物燃料电池呈 管状,其内壁为阴极或者负载有阴极的阴极支撑体,其外壁为电解质 或者负载有电解质的电解质支撑体,阳极位于电解质表面或者负载有 电解质的电解质支撑体表面。电堆包括电堆腔体和封装集成在电堆腔 体中的多个单电池。电堆的制备方法包括:S1 制备单电池中间体;S2 制备电堆中间体;S3:先设置阴极侧集流线和阳极侧
华中科技大学 2021-04-14
高温固体电解质电化学传感器
为促进冶金科学技术的发展,实现对冶金生产的质量控制和过程控制,在对ZrO2电解质定氧电池失效原因研究的基础上,创造出新型的长寿命连续定氧传感器。通过对固态参比电极性质和电解质中氧位分布等研究,从理论上给出了参比电极的选择原则和依据。通过有关热力学研究,扩展了快速定氧测头的应用范围。通过对固体电解质制备方法和性质的深入研究,改善了定氧传感器的性能。在冶金生产中,大力推广应用有关传感器,取得了显著的效益。例如把氧传感器应用到金川含镍粗铜阳极炉熔炼的研究中,确定出恰当的氧化和还原终点,从而结束了建厂19年来只能生产等外阳极铜板的历史,一级品率达98%以上,年创经济效益240万元以上,获中国有色金属总公司科技进步二等奖。类似的还有“金川阳极板铜模铸造”、“攀钢120吨转炉合理脱氧工艺研究”、“熔融钴基合金中氧活度快速测定”等项目。传感器也被用于有关的冶金物理化学实验研究中,已测定了15种稀土化合物的Gibbs生成自由能,研究了硅酸玻璃中的组元活度以及硫化铜提取热力学等。 已在国内外核心刊物发表有关论文五十余篇,取得了三项国家发明专利,另有三项专利申请已通过实审。本项目获得了1996年国家教委科技进步二等奖。 新型的长寿命连续定氧传感器是钢铁生产以及有色冶炼等领域进行过程控制和质量控制的最有利的工具之一。例如转炉炼钢终点预测及脱氧过程的控制,沸腾钢和半镇静钢的冶炼过程控制。直接定氧技术已成为提高钢材质量,节约脱氧剂必不可少的手段,而且易于实现生产的在线控制。目前世界定氧测头的年消耗量在百万支以上。
北京科技大学 2021-04-11
废电子线路板中金属湿法电解回收
废弃的印刷电路板含有大量的重金属和其它有害、有毒成分,如多氯联苯、溴化阻燃剂和重金属等。若随意丢弃或进行不合理的回收利用,其中的有害成分将对我们的生存环境和人体健康构成严重的危害。尽管电子垃圾处理不当会对环境造成不可估量的破坏,但是电子垃圾又是一种特殊的垃圾,它里面含有大量可回收的有色金属、黑色金属、塑料、玻璃以及一些仍有使用价值的零部件等,其回收利用具有广阔前景。如果处理得当,电子垃圾可成为与天然资源同等重要的城市“矿山”。 由于贵金属具有稀有、难提炼和高价值的特性,若从电子垃圾中提取回收这些贵金属,不仅可以节省有限的自然矿产资源,还能获取可观的经济效益。国家严禁采用高温焚烧法回收金属,推荐采用湿法回收。
华东理工大学 2021-04-13
一种固态电解质膜、其制备方法及应用
本发明公开了一种固态电解质膜、其制备方法及应用。所述固 态电解质膜,包括固态电解质层和多孔陶瓷层,所述固态电解质层厚 度在 0.5 微米至 10 微米之间,所述多孔陶瓷层厚度在 100 微米至 300 微米之间,所述固态电解质层均匀覆盖在多孔陶瓷层上。其制备方法, 包括以下步骤:(1)固态电解质前驱体的制备:将原料粉末在 500℃至 700℃下烧结;(2)固态电解质靶材料的制备:将粉末加入粘结剂压制成 片并烧结;(3
华中科技大学 2021-04-14
铁炭微电解处理双甘膦废水技术及装备
项目简介 双甘膦是农药草甘膦的中间体,草甘膦是一种高效、低毒、光谱、安全的除草剂, 具有良好的内吸、传导性能,是目前除草剂产量最大的品种。双甘膦产生的废水不仅量 大且污染负荷高,很难处理。根据本项目利用铁炭微电解方法处理双甘膦生产产生废水, 不仅成本低、以废治废,已开发成套处理装备,处理效果显著,相类似的化工废水处理 可采取类似工艺和装备。 产品性能、指标 采用铁炭微电解为主要工艺处理双甘膦
江苏大学 2021-04-14
一种三维电解废水处理装置
项目简介 本成果是一种三维电解废水处理装置,包括曝气过滤系统,填料电极系统上下两部 分组成,曝气过滤系统使废水充分充氧过滤;填料电极系统可进一步氧化废水,从而达 到降解废水中污染物的目的;是一种成本低,装置简单,净化效率高的废水处理装置。 性能指标 (1)结构简单,由于本成果仅仅涉及曝气过滤装置和填料电极,结构简单,可以根 据废水量设计装置大小,不受水量大小限制;(2)运行成本低,由于整个系
江苏大学 2021-04-14
环氧沥青钢桥面铺装技术
随着我国经济的飞速发展,在公路工程项目建设中修筑了许多大跨径的梁桥,而正交异性钢桥面板具有重量轻、跨度大等优点,在国内大跨径钢桥中得到了广泛的应用,如江阴大桥、南京长江三桥、佛山平胜大桥、天津富民桥、湛江海湾大桥等。然而使用传统的复合改性沥青混凝土施工铺装,出现了温度变化大,易产生脱层推移、车辙和裂缝等病害特征,虎门大桥在通车一年内即出现病害,采用灌缝填缝等修补手段均难以阻止病害的进一步发展,多座桥梁的SMA铺装已进行翻修,甚至二次大修。在分析比较目前国际应用较为成熟的钢桥面铺装技术的基础上,对用于钢桥面铺装的联结层、铺装层进行了系统的调查研究后,设计开发施工简便、既经济又易维护的,在钢桥面铺装领域具有创新和国内自主知识产权的环氧沥青组合体系新型钢桥面铺装技术。 环氧沥青钢桥面铺装技术是首先在钢板层上,采用改性环氧树脂粘结一层3~5mm粒径的碎石形成碎石与环氧及环氧与钢板粘结牢固的防水防腐又粗糙且耐高温的抗滑界面,一步实现钢桥铺装界面的防水和防剪切滑移,这种新型界面形式称为环氧粘结碎石层界面(Epoxy Bonding Chips Layer, EBCL); 冷拌沥青混凝土整体化层(Resin Asphalt,RA)由树脂沥青和矿料拌和组成, 在其完全固化前,表面均匀洒布一层10~13mm粒径的石子,采用胶轮压路机进行碾压,要求撒布石料粒径的一半以上嵌入RA表层;当上述RA层完全固化后,在其表面洒布防水沥青层,用于增强层间的防水和粘结;最后铺装传统的复合改性沥青混凝土,形成表面功能层。ERS的设计,旨在通过EBCL层中环氧树脂及RA层中树脂沥青两类材料性能的突破,实现桥面材料极性的梯度化过渡,实现弱极性的沥青混凝土在强极性钢桥面上的铺装,解决传统工艺下脱层等的病害。
北京化工大学 2021-02-01
螺纹钢防锈控制技术研究
通过实验研究发现,提高上冷床时螺纹钢表面的温度可以使螺纹钢表面生成连续、致密的氧化层,对提高螺绞钢表面的抗锈浊性有重要的影响。
北京科技大学 2021-04-10
盘料螺纹钢滚丝机
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
河北工业大学 2021-04-11
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