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基于先进三元材料锂电池的储能系统
储能系统在应用领域上可以分为小型无间断备用电源（UPS）和大型储能电站(ESS)。UPS在停电时给计算机/服务器、存储设备、网络设备等计算机、通信网络系统或工业控制系统、需要持续运转的工业设备等提供不间断的电力供应。储能电站的目的是“削峰填谷”，可以把用电低谷期低价的富余的电储存起来，在用电高峰电价较贵的时候再拿出来用，可以为用户节约用电成本，也能在用电高峰期缓解电网的用电压力。储能电站还可存储太阳能和风能电站产生的电能，将光能和风能与储能电站完美结合，实现可再生电能的有效储存，突破时间和气候限制，解决了太阳能和风能由于缺乏稳定性而造成的并网难题。 目前市场上的储能系统多是基于传统的铅酸电池，铅酸电池虽然价格低廉，但是它主要有由金属铅构成，对环境危害很大，而且它们寿命很短，通常2年左右就要更换全部电池。在低碳和环保背景下，用新型锂离子电池代替传统铅酸电池是大势所趋。市场上虽然有基于磷酸铁锂电池的储能系统，但是磷酸铁锂电池价格高昂，是铅酸电池的3倍以上，在市场上缺乏竞争力。本项目的目的是设计和制造基于廉价三元锂电池的储能系统，可以用于备用电源也可以用于储能电站，比基于磷酸铁锂的储能系统在成本上能降低30%以上，而且能量密度更高，重量和占地面积都显著降低。崔博士已经和敦煌力波能源科技有限公司合作在敦煌市的国家级光电基地建造了一个0.5MWH的储能电站系统，这个储能电站主要服务于一个光伏电厂，在光照不足时为辅助光伏板以产生稳定的输出功率。
上海理工大学
2021-04-13
新一代价廉高效空气电池用电催化材料
设计合成了C/ a-MoC /Ag三组元复合电催化剂，巧妙利用高度石墨化多孔碳矩阵的高导电性、a-MoC的稳定性、Ag纳米团簇的单分散性和优越氧吸附特点，C、a-MoC和Ag之间相互作用产生有效协同效应，使得C/ a-MoC/Ag复合催化剂具有可以与贵金属铂媲美的电化学氧还原性能。通过旋转圆盘电极测试了C/ a-MoC/Ag新型复合催化剂在碱性条件下的氧还原电催化性能（如图1），C/α-MoC/Ag的半波电势迁移到电势更正的位置（−0.145 V ），这表明氧分子还原性能由于C/α-MoC和Ag之间的协同作用得到了很大的提升。尽管Pt/C电极产生了更正的半波电势（-0.125V），但是C/α-MoC/Ag复合催化剂在-0.8V的质量传递限制电流密度相比Pt/C来说增长的斜率更大。更重要的是Ag在C/MoC/Ag中的含量仅为百分之6.7，相对于20%Pt/C来说极具有商业应用价值。为了进一步阐明C/α-MoC/Ag的协同效应，他们利用DFT理论研究了氧气分子在a-MoC(001)负载Ag纳米颗粒的吸附行为（图2），结果表明，相对于纯的a-MoC(001)面比较来说，少量Ag负载后，整个基地表面上氧气分子的活化能均大大降低(>0.28eV)，充分说明了复合催化剂C/α-MoC/Ag三成分之间的有效协同效应。此研究为设计新一代价廉高效空气电池用电催化材料提供了新思路。
南方科技大学
2021-04-13
石墨烯包覆钛酸锂材料及高性能超级电池
一、项目分类
显著效益成果转化
二、成果简介
本项目开创性地将石墨烯用于包覆钛酸锂，通过独特的加工工艺制得业内领先的石墨烯包覆钛酸锂材料，有效地解决了钛酸锂负极材料的产气问题，并以此为基础制得了高性能的钛酸锂超级电池。该电池单体可8C持续放电，20C脉冲放电，充放电循环大于30000次，10分钟可充电90%以上，低温性能优异（可在-40度环境下放电）。
石墨烯具有高导电性和优良的电化学稳定性，通过石墨烯的均匀包覆改善了钛酸锂的电子电导性，进而提升了电池的大倍率充放电能力和高低温性能。同时，石墨烯包覆降低了材料充放电过程中的极化，提高了材料的容量发挥，通过钝化钛酸锂材料表面的活性位点，解决了其产气问题。利用该负极材料做成钛酸锂超级电池，具有优异的倍率充放电性能、长寿命、高安全性能和优异的低温充放电性能。
本项目首先开发了石墨烯包覆的钛酸锂材料，采用高温固相法合成，X射线衍射图谱证明其为标准的钛酸锂尖晶石结构，微观上由100-200nm的一次颗粒组成的微米和亚微米级二次球形颗粒，D50为15±5μm，1C可逆容量大于155mAh/g。
获得了基于石墨烯包覆钛酸锂负极材料的钛酸锂超级电池，通过串并联成组后可以用于低温启动电源，轨道交通，储能等领域，在长寿命、高安全、快充和低温充放电领域具有广阔的应用前景。
南开大学
2022-07-29
尖晶石型锰系高比能锂电池正极材料
一、项目分类
关键核心技术突破
二、成果简介
本项目开发出两类高性能尖晶石型锰系锂电池正极材料，包括多孔结构LiMn2O4材料和微纳结构 LiNi0.5Mn1.5O4材料。对于LiMn2O4材料，利用“乳液沉淀-固相锂化”制备路径，获得了高纯度富锂尖晶石相，产物具有一维多孔结构，产物尺寸可在纳米、亚微米和微米尺度范围内调节，优化的产品具有非常好的高倍率性能和长周期循环性能。对于LiNi0.5Mn1.5O4材料，利用“碳酸盐一步共沉淀法”和“表面活性剂辅助草酸盐共沉淀法”两种制备技术路线，获得的产品众多优点。
项目特色和创新之处：开发了“乳液沉淀-固相锂化”、“碳酸盐一步共沉淀法”和“表面活性剂辅助草酸盐共沉淀法”三条技术路线，用于多孔结构LiMn2O4电极材料和微纳结构LiNi0.5Mn1.5O4的制备，制备方法工艺简单、易于实施，有利于推广应用，制备的产品具有晶相纯度高、形貌规整、粒径可调、振实密度大、高电压区间容量高、比容量高、倍率性能好、长周期循环性能突出等特点。
社会贡献和经济效益：使尖晶石型新型锰系锂电池正极材料形成自主知识产权，促进成果转化和产业化，提升电池行业的研发水平和产业链结构优化，带动锂电池等新兴能源产业发展。
南开大学
2022-07-29
尖晶石型锰系高比能锂电池正极材料
本项目开发出两类高性能尖晶石型锰系电池正极材料，包括多孔结构 LiMn2O4 和微纳结构 LiNi0.5Mn1.5O4。对于 LiMn2O4 材料，利用“乳液沉淀—固相锂化”制备路径，获得了高纯度富锂尖晶石相，产物具有一维多孔结构，产物尺寸可在纳米，亚微米和微米尺度范围内调节，优化的产品具有非常好的高倍率性能和长周期循环性能。对于 LiNi0.5Mn1.5O4 材料，利用“碳酸盐一步共沉淀法”和“表面活性剂辅助草酸盐共沉淀法”两种制备技术路线，获得的产品具有晶相纯度高、颗粒规整、振实密度大、高电压区间容量高，倍率性能好等特点。
项目特色：
开发了“乳液沉淀—固相锂化”、“碳酸盐一步共沉淀法”和“表面活性剂辅助草酸盐共沉淀法”三条技术路线，用于多孔结构LiMn2O4 电极材料和微纳结构 LiNi0.5Mn1.5O4 的制备，制备方法工艺简单，易于实施，有利于推广应用，制备的产品具有晶相纯度高、形貌规整、粒径可调、振实密度大、比容量高、倍率性能好、长周期循环性能突出等特点。
市场应用前景： 本项目社会贡献和经济效益在于使尖晶石型新型锰系锂电池正极材料形成自主知识产权，促进成果转化和产业化，提升电池行业的研发水平和产业链结构优化，带动锂电池新能源产业发展。
南开大学
2021-04-13
中伟新材料股份有限公司锂电池正极材料前驱体的成果
中伟新材料有限公司，是全球领先的专业前驱体材料和循环材料综合供应商。公司行业地位突出，按正极前驱体出货量，在全球排在第二位。其技术实力和研发能力较强，背靠中南大学这一国内金属材料学科重镇，有超过300名研发人员和完善的研发测试设备。公司的客户非常优质，动力电池全球前五企业均为其客户。公司的财务数据和增长较好，收入连续多年100%增长。中伟新材料已与国内外数十家知名企业达成战略合作，公司自主开发的4.47V高电压四氧化三钴、NCM811等核心产品成功跻身中国、欧美、日韩地区世界500强企业高端供应链，被广泛应用于各大3C数码领域、动力领域及储能领域。目前，公司已在贵州铜仁、湖南宁乡分别建立西部、中部产业基地，并在天津布局北部产业基地，覆盖南北、辐射全国。点击上方按钮联系科转云平台进行沟通对接！
中南大学
2021-04-10
高性能动力电池高镍系三元正极材料
一、项目简介动力锂离子电池在社会生产和生活中具有广泛的应用，比如新能源汽车。发展高能量动力锂离子电池关键之一就是发展具备高储能能力的正极电极材料。高镍系镍钴锰酸锂 LiNixCoyMnzO2(NCM)具有高的储能容量(>200 mAh/g)、高的工作电压和理论能量密度（800 Wh/kg），能够满足单体电池能量密度的要求，是当前重点研究对象。本项目成功发展高镍系三元正极材料，包括两个类别即 NCM-1 和 NCM-2。NCM-1 展示了优异的电化学性能，在 2.7-4.5 V 工作电压区间和 0.1C 倍率下放电比容量大约 210 mAh/g；当倍率增加到 5C 时，放电比容量依然可以达到 150mAh/g；在 0.5 C 倍率下，经过 100 次充放电循环后，其容量保持率在 95%以上。NCM-2 放点比容量较低，但是稳定性能更优。二、产品性能优势该系列高镍系三元正极材料具有高的克比容量、优异的循环稳定性和倍率性能。同时，该系列产品采用目前工业化制备方法，便于推广。三、市场前景及应用2018 年中国锂电正极材料市场总产值达 540 亿元，其中三元正极材料占比最大，达 258 亿，总占
中山大学
2021-04-10
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
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
一种纸基离子印迹复合材料、其制备方法及应用
本发明公开了一种纸基离子印迹复合材料、其制备方法及应用，属于新材料领域。利用可逆加成链转移聚合技术和纸材料可随意裁剪/折叠的优势，在纸材料表面修饰出链转移试剂二乙基二硫代氨基甲酸钠。随后，以醋酸镉为模板，甲基丙烯酸和 4-乙烯吡啶为功能单体，在紫外灯照射下在纸材料表面可控制备离子印迹聚合物，实现对镉离子的高选择性识别。纸基离子印迹复合材料具有成本低廉、绿色环保、操作简单、容易回收的特性，特别是其具备了良好的透光性和保水/亲水特性，可以直接作为光学检测池，实现重金属离子的快速、高通量检测。
华中科技大学
2021-04-14