|
搜索
搜 索
高等教育领域数字化综合服务平台
锂离子电池研究、固态电池、固态钠离子电池
陈立泉院士 1940 年生于四川南充，1964 年毕业于中国科学技术大学物理系，同年到中国科学院物理研究所工作至今。2001 年 11 月当选为中国工程院院士，是专注中国锂电池第一人。他在中国率先开展锂电池及相关材料研究。在国内首先研制成功锂离子电池。解决了锂离子电池规模化生产的科学技术与工程问题，实现了锂离子电池的产业化。他曾是物理所高温超导材料研究的负责人和主要研究者，首次发现 70K 超导迹象，研制出液氮温区超导体并首次公布了材料成分。近年来，开展了全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池、室温钠离子电池和固体氧化物燃料电池中的物理化学过程及相关材料的设计、合成、表征、物理和电化学性能及其应用研究。为开发下一代动力电池和储能电池奠定了基础。发表论文 250 余篇，申报发明专利15 余项。 2021 年 1 月 17 日，陈立泉院士在中国电动汽车百人会论坛（2021）上表示：“目前液态锂离子电池的能量密度到了 300 瓦时/公斤，已经达到了一个极限。下一步或者新一代电池要发展固态电池，逐渐要过渡到全固态锂电池。同时我们还应该发展钠离子电池，它的电解质目前是液态电解质，下一步也要发展固态钠离子电池。”
中国科学技术大学
2021-04-13
锂离子电池、钠离子电池
钱逸泰院士，江苏无锡人，无机化学家，中国科学院院士。1962 年毕业于山东大学化学系。1997 年当选为中国科学院院士。2005 年起为山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室学术委员会主任。2008 年当选英国皇家化学会会士。主要研究方向包括：1、新型过渡金属氧化物，无机非金属等纳米材料制备；2、石墨烯复合材料的自组装制备及应用；3、新型纳米材料及复合纳米材料在新能源领域的应用，如锂离子电池、钠离子电池、超级电容器等。近年来，钱逸泰领衔的资源循环与清洁能源创新团队从事锂离子电池电极材料化学制备的研究，发展了纳米硅等电极材料的简单合成技术，并被全球著名期刊《Nature Materials》作为亮点研究报道。2020 年重要锂电成果有：Energy Storage Materials：MXene 骨架上非晶液态金属成核晶种实现各向同性的锂成核和生长助力无枝晶锂负极Adv. Energy Mater.：通过改变阳离子溶剂化鞘结构在水系电解液中形成固态电解质界面Energy Storage Materials：室温液态金属的界面钝化实现 5 V 锂金属电池在商业碳酸酯基电解液中的稳定循环ACS Nano：商用合金和 CO 2 制备的二维硅/碳助力柔性 Ti 3 C 2 Tx-MXene 基锂金属电池
山东大学
2021-04-13
动态液液固印迹微萃取液相色谱在线联用系统
本技术成果属于分析化学样品前处理领域，研发了一种动态液液固印迹微萃取-液相色谱在线联用系 统，包括磁力搅拌器、水浴瓶、萃取瓶、引流管、蠕动泵、高压六通切换阀、分子印迹固相微萃取材料、 高压六通进样阀、定量环、进样针、液相色谱泵、色谱柱、检测器和液相色谱等，通过动态液液固印迹微 萃取装置和液相色谱的联用，实现水相样品中目标分析物预富集、萃取、解吸、分离和检测全过程的在 线。本系统结合了液液萃取的通用性、分子印迹固相微萃取技术的高选择性、高富集能力和液相色谱的高 效分离能力和高灵敏度，提高了分析自动化程度，缩短了分析时间，提高了准确度和精密度，可有效应用 于复杂样品中痕量有机物的分析检测。
中山大学
2021-04-10
硅基新一代锂电负极材料制备
项目成果/简介:目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。效益分析:陈永胜教授课题组发明的石墨烯包覆硅基负极材料，从制备过程上讲，具有工艺简单、成本低廉、易工业化的特点；从性能上讲，具有比容量高、稳定性好、压实密度大等优点，与高比容量正极组成的锂离子电池的能量密度是当前商业化锂离子电池能量密度的数倍以上。
南开大学
2021-04-11
硅基新一代锂电负极材料制备
目前锂离子电池的能量密度已经越来越不能满足其在电动汽车、智能手机和大规模储能方面的应用。锂离子电池的能量密度低主要是因为所采用的正负极材料的比容量较低，尤其是负极材料石墨，其理论比容量为 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商业化前景的负极材料为硅基负极材料，其理论比容量为 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。据招商证券预计，硅基负极材料在 2020 年的市场使用量接近于 5 万吨，销售额接近于 50 亿。 然而硅基材料在充放电过程中较大的体积变化率（>300%）限制了其商业化应用，较大的体积变化导致极片碎裂以及电解液在材料表面持续分解，从而造成其循环性能剧烈下降。另外，硅基材料为半导体，其导电性较差，从而导致硅基负极材料的倍率性能较差。如何解决硅基负极材料这两大缺点是普及硅基材料在锂离子电池应用的关键。 陈永胜教授课题组结合在纳米技术和石墨烯材料领域的专长，经过近 10 几年的研究，采用低成本的原材料、易工业化的工艺技术制备了石墨烯包覆的硅基负极材料，主要技术创新点包括：1）采用独特的、具有自主知识产权的纳米技术将大粒径的硅粉进行纳米化处理，纳米化大大缓解了硅在充放电过程中体积变化的问题，从而从根本上解决了硅基负极材料循环性能差的问题；2）石墨烯包覆则充分发挥了石墨烯导电导热性能好、机械性能优异、电化学性能稳定等特点，改善了材料的锂离子扩散性能和电子导电性，大大提高了功率特性； 14隔绝了硅与电解液的直接接触，抑制副反应造成的电解液分解和材料侵蚀，提高了首次效率，延缓了使用过程中的寿命衰减；进一步减缓了充放电过程中硅的体积变化，维持材料结构的整体稳定性，极大地提升了循环特性。
南开大学
2021-02-01
液-液离心萃取技术及成套装备
液-液萃取分离科学和技术是化学工程学科的重要分支之一。一大批萃取分离技术在石油化工、原子能、医药工业、食品工业、生物化工以及环境工程中得到了广泛应用。现代工业的发展，对液-液萃取分离科学与技术提出了新的挑战，也为新型萃取分离技术的产生和发展提供了良好的机遇。液-液萃取技术作为一项应用很广的高效分离技术，已成为许多领域发展的技术关键。本项目围绕国家节能减排战略，开展高效液-液离心萃取设备的研制及应用研究。创造性地建立了流场分布与操作条件的关系模型，实现了设备的可控设计；对液-液离心萃取过程环隙间流动特性进行深入细致的研究，定量地求出泰勒涡流的生成条件及其变化规律，精确地描述出流场全貌；在Taylor-Couette流体运动特征、失稳演变过程和压力周期波动特性方面有所突破，建立离心不稳定准则，获得环隙式液-液离心萃取过程的强化传质机理，为环隙式液-液离心萃取系统的量化设计提供理论基础。开发出的离心萃取成套设备及相关工艺技术，在石油化工、生物制药等行业得到了成功应用。在我国最大的林可霉素生产基地-南阳普康药业集团有限公司建成了基于离心萃取技术的“萃取-洗涤-反萃”成套设备及工艺，获得了成功。依托中国石化集团公司，在我国最大的己内酰胺生产基地建成了杂质离心萃取的工业示范装置，每年产生经济效益500万元，大大改善了产品质量。
华东理工大学
2021-04-11
液-液离心萃取技术及成套装备
超高压阀门的阀芯需要抗腐蚀耐磨的材料，因此阀芯的材料往往与本体不同，为了防止出 现掉落、松动等故障，需要将阀芯与阀门本体进行焊接。考虑到阀门本体结构的特殊性，需要 设计一种全自动焊接机床来满足这一要求。 该套数控焊接机床的机械系统主体部分是X,Y,Z三轴工作平台以及旋转R轴构成 (X和Y轴 行程为100mm,Z轴行程为400mm,三轴均通过滚珠丝杠传动，具有较高的控制精度，R轴可旋 转任意角度，载荷100KG) ，为了实现精确控制，四轴均通过伺服电机驱动器+伺服电机驱 动，通过设置伺服驱动器及运动控制卡相关的参数，电机位置控制可达到加工精度要求 (小于 0.2mm) 。其中XYZ三轴均有正负原点开关和零点开关，R轴只有一个零点开关。工作台的旋转 由R轴通过1:100行星减速齿轮带动，工件通过专用工装夹紧，并通过电刷与焊机负极连接。 该项目主要完成了以下工作：焊枪结构改进及硬件调试；机床数控软件的模块化设计， 包括焊接中示教及焊枪路径规划中提出的一种通过空间直线和空间圆弧实现空间曲线的插补 算法，辅助功能的实现和焊缝收弧引弧等时间控制策略等；着重研究了焊接工艺参数 (焊接电 流，焊接电压，焊接速度和焊枪角度) 对焊缝的影响，通过一种数学模型来描述工艺参数与焊 缝熔深之间的关系，对摸索焊接工艺参数对焊缝形态影响和焊缝质量的预测和评估有重要意 义。
华东理工大学
2021-04-11
纳米纤维基凝胶电解质
凝胶电解质具有电导率高，界面电阻小，安全性高，稳定性好等优势，有望替代传统锂金属电池液体电解液，解决锂金属电池的电解液泄露、高温胀气、锂枝晶等安全问题。 纳米纤维具有纤维直径小、比表面积大、孔隙率高、柔软、耐高低温及有机溶剂腐蚀等特点，保证纳米纤维锂离子电池凝胶电解质具有很强的吸液和保液能力。纳米纤维作为凝胶电解质支撑层不仅保证具有足够的吸收聚合物液体的能力，而且保证电解质的柔性，为可穿戴电子设备提供柔性电源。
北京科技大学
2021-02-01
高频群脉冲微细电解加工机床
Ø 成果简介：具有对微小型、复杂型腔和孔、高硬超高强度钢、不锈钢、高强铝等金属结构件及其模具精密电解加工的能力；主频率20kHz、调制频率100-1000Hz，主轴进给分辨力0.001mm，加工精度可达0.01mm，粗糙度可达Ra0.03μm。Ø 项目来源：自行开发Ø 技术领域：先进制造Ø 应用范围：该技术主要应用于精密微小型机械加工厂、刀模具制造厂。Ø&n
北京理工大学
2021-01-12
纳米纤维基凝胶电解质
凝胶电解质具有电导率高，界面电阻小，安全性高，稳定性好等优势，有望替代传统锂金属电池液体电解液，解决锂金属电池的电解液泄露、高温胀气、锂枝晶等安全问题。纳米纤维具有纤维直径小、比表面积大、孔隙率高、柔软、耐高低温及有机溶剂腐蚀等特点，保证纳米纤维锂离子电池凝胶电解质具有很强的吸液和保液能力。纳米纤维作为凝胶电解质支撑层不仅保证具有足够的吸收聚合物液体的能力，而且保证电解质的柔性，为可穿戴电子设备提供柔性电源。纳米纤维凝胶电解质具有以下优势:1）具有足够的化学和电化学稳定性，有一定的耐湿性和耐腐蚀性；纳米纤维凝胶电解质膨胀收缩现象不明显，小于 5%，电化学稳定窗口在 0-5 183 / 298V，满足锂离子电池使用要求，甚至为高压正极材料提供保证。2）对电解液润湿性好，有足够的吸液保湿能力；纳米纤维高的孔隙率，且大部分孔都是连通孔，保证了凝胶电解质与电极之间良好的浸润性，增加了离子导电性，提高电池的容量，改善电池的充放电效率和循环性能。3）高低温性能优异，电导率高；电池的使用温度范围通常在-20-60 ºC，商用 PP 膜在 100 ºC 保持 10 min 收缩率达 10%，但纳米纤维隔膜在 140 ºC 下横向和纵向收缩率<2%，在 50 ºC 高温条件下，相比于商用隔膜循环小于 100 次，纳米纤维隔膜在循环 300 次后容量保持在 83.5%。4）具有一定的抗张强度和抗刺穿强度；纳米纤维膜的垂直拉伸强度>3.035 N，避免了凝胶电解质被锂枝晶刺穿，发生短路，提高安全性。5）成本低，适用于大规模工业化生产；我们从设备到工艺已实现自主研制和开发，静电纺纳米纤维膜已实现大规模生产。
北京科技大学
2021-04-13