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混合型锂离子超级电源的开发与应用转化
汽车的电动化趋势较为明确，开发车用电源系统成为研究的重点和汽车电动化进程的控制步骤。常规的汽车动力电源系统，如锂离子电池、铅酸电池和超级电容器等由于化学本质的限制，如何实现动力电源的功率密度、能量密度和寿命的统一，限制了汽车电动化进程。 在针对锂离子电池和电容器深入研究的基础上，开发了一种全新结构的混合型锂离子动力电源（美国专利：US62/1092330，发明人：郑俊生博士，郑剑平教授/院士）。这种新型动力电源从原理和根本上解决了锂离子电池和超级电容器内部混合的电压匹配的问题，首次实现了两者的有机混合，从而使得车用电源器件的功率密度、能量密度和寿命的统一。 这种新型电源器件的研究已经在实验室获得了很好的性能。他同时具备锂离子电池高能量密度的优点和超级电容器高功率密度和寿命的特征，也是目前唯一能真正满足美国先进电池协会（USABC）对汽车48V启动电源要求的车用电源器件。这种全新的电化学器件在其他方面也显示出了很好的应用前景，比如个人信息终端等电源。
同济大学
2021-04-11
中国科大研制用于快充锂电池的新型双梯度石墨负极材料
中国科大俞书宏院士团队与姚宏斌、倪勇教授团队合作提出了在不牺牲锂离子电池能量密度的前提下，在石墨负极内部引入颗粒尺寸以及孔隙率的梯度异质分布结构设计，实现了石墨负极快充性能提升。
中国科学技术大学
2022-06-02
以锂离子超级电容器改善电能质量的单相光伏逆变器系统
本实用新型公开了一种利用锂离子超级电容器（LiC）改善电能质量的单相光伏逆变器系统，包括 光伏阵列、储能系统、全桥逆变电路、控制电路、检测电路和非线性负载，储能系统由 LiC 和双向 DC/DC 变流器并联组成；其中，光伏阵列的输出端连接储能系统，储能系统并联于全桥逆变电路的直流侧，非 线性负载并联于全桥逆变电路的交流侧；检测电路连接非线性负载，用来检测非线性负载的无功电流和 谐波电流；检测电路的输出端连接控制电路的输入端，控制电路的输出端连接
武汉大学
2021-04-14
新型硅碳复合负极材料
负极材料是锂离子电池的主要组成部分，起锂离子存储作用。负极材料的性能直接决定锂离子电池倍率性能和循环性能。目前商用化的负极材料主要为石墨，受到理论比容量的限制，石墨材料已无法满足锂离子电池能量密度的持续发展。硅材料由于其高储锂容量、适中的对锂电位等性能优势和资源丰富、成本低等商业优势，受到锂电行业追捧。经过长期的开发，硅负极已部分应用到高能量电池负极中。目前锂电行业中，硅材料主要以较小比例（~5%）硅负极与碳复合后，再与石墨混合使用，贡献较低，且循环性能差，未能全
厦门大学
2021-01-12
新型硼基锂电负极材料
首先设计合成了 Fe2B 间隙化合物，其中包含一维硼链结构和高导电的 Fe 主体网络，该化合物表现出与纯硼截然不同的电化学性质， 1400 次循环后基于 B 计算的容量可达 10700 mA h/g 。高导电的 Fe 基质和高分散的一维硼链结构首先激活了部分 B 的储锂潜能，并且在循环反应过程中 Fe 基质不断将硼链分散成单原子，从而实现了更高效的储能。然而，由于间隙化合物中 B 的质量含量过低，材料整体容量不符合实际需求。研究者随后通过热力学计算发现 B2O3 与锂发生电化学反应的标准吉布斯自由能变仅为 -489 kJ/mol ，即发生该反应的逆反应发生仅需克服 489 kJ/mol ，远小于可逆负极材料 Fe2O3 和 SnO2 。
北京大学
2021-04-11
一种钠离子电池电极材料的改性方法
本发明公开了一种钠离子电池电极材料的改性方法，用于在作 为电池负极材料的钛酸锂钾表面包覆一层纳米厚度的碳层，采用烧结 法进行碳包覆，即碳源在高温分解后对钛酸锂钾进行表面包覆，烧结 法以气相有机物、固相有机物或者液相有机物中一种或者多种为碳源， 烧结法包括固相烧结法、气相烧结法以及液相烧结法的一种或者多种， 烧结法的烧结温度为 550～800℃，烧结时间为 15 分钟～5 小时，实现 在钛酸锂钾表面包覆厚度为 1～100 纳米的均匀碳层。本发明方法解决 了钛酸锂钾作为钠离子电池负极材料时的稳定性、循环性以及倍率均 较差的问题。
华中科技大学
2021-04-13
长循环硅基复合薄膜负极
随着微电子行业等微型化科技的快速发展，薄膜材料得到广泛应用。薄膜电池作为微型电源器件具有广阔发展空间。薄膜材料对于硅基负极而言，其短程储锂深度和单向膨胀的优势能够有效克服硅基材料的本征导电率低和体积膨胀大的问题。开发无需粘结剂的硅基负极薄膜材料对于薄膜负极发展意义深远。项目通过物理沉积方法，实现电极结构设计与导电型材料复合，改善硅基材料低导电率问题，优化硅基材料体积膨胀缓冲空间，从而完成无粘结剂硅基材料制备和倍率、循环等性能的提高。
厦门大学
2021-01-12
长寿命高储能的可充电锌离子电池
可充电电池按照电解液可分为有机系和水系。其中水系电池具有制备工艺简单、无起火爆炸之风险。本项目研制了一种水系锌离子电池，负极为锌片，正极为基于导电聚合物和碳材料的复合物，不含重金属，电解液是中性水溶液。该储能器件具有高比容量，长循环寿命之优点。其能量密度高于目前商业化的铅酸电池，连续充放电1万次后容量保持率为100%，即使用寿命约为现有电池的10-20倍。该产品安全环保、成本低，可用于大规模电网储能、汽车启动电源、电动交通、UPS电源等领域；除了能够取代目前占据市场份额第二位的铅酸电池，由于较高的功率密度，在某些应用领域又可替代超级电容器。
北京航空航天大学
2021-04-10
高安全、长寿命锂金属负极材料
近年来，电动汽车、移动终端、航空航天和大规模储能等新能源产业的迅速发展对与之匹配的储能系统的能量密度提出了更高的要求。目前商业化的锂离子电池（尤其是其石墨负极）的实际能量密度已逐渐接近其理论极限值，已经无法满足上述产业的发展需求。因此，发展更加高效的电极材料是新一代高能量密度锂/锂离子电池进一步发展的前提和关键，对推进上述新能源产业的快速发展具有重要意义。锂金属负极因其理论比容量高锂金属负极因其极高的理论比容量（3860 mA h g-1）和最低的电化学电势（-3
厦门大学
2021-01-12
关于原位电子显微学法研究锂电池离子迁移的方法
包括Li离子在SnS2中的迁移(Nano Lett 16， 5582，2016），Na离子在SnS2中的迁移(Nano Energy 32, 302，2017)，Na离子在MoS2中的迁移(ACS Nano 9， 11296，2015)。这些具有van der Waals相互作用的二维材料，不仅仅展现出了优异电学、力学、光学性能，也是重要的能源存储材料。作为电池电极材料，van der Waals相互作用系统的最主要特征就是层间相互作用很弱，碱金属离子能够比较容易地在其中发生迁移。他们的研究发现，在二维材料中离子插入和拔出的反应路径是不对称的，这种不对称的反应路径对应着充放电过程中不对称电压平台。该研究揭示了这些层状锂电池电极材料中低能量效率的一个根源。
北京大学
2021-04-11