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锂离子电池正负极材料、准固态锂金属电池等
万立骏院士，1957 年 7 月出生于辽宁省新金县，1987 年 6 月于大连理工大学获硕士学位，1996 年 3 月在日本东北大学获博士学位，1998 年回国到中国科学院化学研究所工作。2009 年 11 月当选为中国科学院院士。主要从事扫描探针显微学、电化学和纳米材料科学的研究。发展了化学环境下的扫描探针技术，在表面分子吸附和组装规律、纳米图案化、表面手性研究等方面取得系列成果。致力于能源转化和存储器件的表界面化学、电极材料制备方法学和材料结构性能的研究，设计制备了系列高性能纳米金属材料、金属氧化物材料和锂离子电池正负极材料等，并应用于能源和水处理领域。该工作通过光学显微镜对凝胶态聚合物电解液(GPEs)中锂离子的沉积/脱嵌过程的电化学行为及形成机理进行了研究。研究表明在低电流密度下，锂离子倾向于在电极表面均匀沉积，成微球状。当电流密度增大时，表面沉积的锂会演变成苔藓状进而形成枝状晶须。此外，作者通过剥离枝晶表面的SEI壳层，利用原子力显微镜(AFM)及电化学阻抗谱(EIS)对其尺寸，形貌，模量及电导率进行了测试。结果表明这类原位生长的SEI具有较为优异的理化特性，有希望直接引入固体电解液锂金属电池中对锂枝晶的生长进行有效的抑制。该研究阐释了锂枝晶的结构演变过程，并对其表面SEI层进行了深入的表征，有助于我们进一步认识锂金属电池的衰降机制。2020 年重要锂电成果有：Angew. Chem. Int. Ed.：通过人工非晶正极电解质界面实现持久电化学界面助力固/液态混合锂金属电池Angew. Chem. Int. Ed.：利用中温转化化学构建空气稳定、锂沉积可调节的石榴石界面Angew. Chem. Int. Ed.：准固态锂金属电池中锂枝晶及其固态电解质界面层的界面演化 J. Am. Chem. Soc.：准固态锂电池中 LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 表面正极界面层的动态演化J. Am. Chem. Soc.：全固态合金金属电池的微观机理：调节均匀锂沉积和柔性固态电解质界面演变
大连理工大学
2021-04-13
基于C60衍生物开发高性能的储锂材料
以羟基修饰的C60（C60(OH)12）和氧化石墨烯（GO）为原料，利用C60(OH)12上的羟基与GO上的羧基和环氧基通过化学合成的方法，将C60(OH)12接枝到GO表面，制备高性能储锂负极纳米复合材料。 C60(OH)12插入氧化石墨烯层间扩大了其层间距，同时含氧官能团提供了更多的氧化还原活性位点，大大提高了纳米复合材料的储锂能力。制备的C60(OH)12/GO纳米复合材料在电流
南方科技大学
2021-04-14
一种高倍率钠离子电池复合正极材料及其制备方法
简介：本发明公开了一种高倍率钠离子电池复合正极材料及其制备方法，属于电池材料技术领域。本发明的一种高倍率钠离子电池复合正极材料的制备方法，其步骤为：(1)将钠源、钒源和磷源加入到双氧水和去离子水的混合溶剂中，搅拌溶解后，再加入碳源有机物和氧化石墨烯，然后油浴搅拌烘干，得到干凝胶前驱体；(2)将得到的干凝胶前驱体在氩气气氛中进行预烧结和烧结处理，即制得磷酸钒钠/碳/石墨烯复合正极材料。本发明用到的反应装置简单，操作方便，成本低，适合于规模化工业生产，且制得的磷酸钒钠颗粒较小且被无定形碳和石墨烯包裹着，具有良好的导电性。作为钠离子电池正极材料时，表现出较高的比容量、良好的循环稳定性和优异的倍率性能。
安徽工业大学
2021-04-11
天津大学研发新方法 数秒内合成锂离子电池正极材料
天津大学近日研究发现了一种可以在数秒内合成锂离子电池正极材料的高温热冲击技术，他们通过这种10000℃/分钟的超高升温速率的技术合成了包括锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等材料在内的常用的几种锂离子电池正极材料。
天津大学
2022-11-29
高功率锌镍一次电池正极羟基氧化镍材料生产技术
高功率锌镍一次电池具有很多优点:①与碱锰电池相比可大功率放电，适合数码相机、摄像机、电动玩具等便携式电子产品使用，如在数码相机中照相的张数可比碱锰电池多3倍以上;②与镍氢电池、锂离子电池相比则不需要充电器进行充电，买来则可使用，很方便;③组装工艺成熟，可利用现成的碱锰电池生产线组装;④适用面广，目前使用锌锰电池、碱锰电池、镍氢电池的地方就可使用锌镍一次电池;⑤绿色电池，对环境没有污染。生产锌镍一次电池的关键就在于其正极材料羟基氧化镍，羟基氧化镍的研发国内外都刚刚起步。
技术成熟程度
我们从2002年就开始羟基氧化镍的制备研究，现已申请有关羟基氧化镍和锌镍一次电池正极制备方法的5项中国发明专利。目前制备羟基氧化镍的工艺已很成熟，已进行了很多次中试试验，性能很好，超过了日本东芝公司。在1000mA恒流持续放电至1.0V的情况下,我们好的配方的电池放电接近1个小时,而日本东芝公司的高能一次锌镍电池只有47分钟。
厦门大学
2021-01-12
容量瓶清洗刷
本实用新型公开了容量瓶清洗刷，包括清洗刷主体与设置在清洗刷主体下端的刷头，在刷头上还设置有刷毛，该清洗刷主体为圆柱状，且在清洗刷主体的轴心处设置有一条贯通清洗刷主体的通孔。所述刷头的数量至少为两个，该刷头设置在清洗刷主体的底端，在每个刷头上设置有若干个刷毛。所述刷头为富有弹性的不锈钢丝。上述清洗刷主体的顶端还设置有一个拉头，该拉头的直径大于清洗刷主体的通孔的直径，在拉头上还设置有一根拉缩绳。上述拉缩绳穿过清洗刷主体的通孔，该拉缩绳的底端固定在刷头的底端上。本实用新型提供一种容量瓶清洗刷，解决现有技术刷子难以清洗到容量瓶壁的问题，降低了容量瓶壁的清洗难度，提高了容量瓶的清洗效率与清洁度。
四川大学
2016-10-10
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
亚微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料
本项目采用元素粉末法制备高性能的亚微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料，突破了亚微米颗粒在基体中的分散和铝基复合材料的二次加工困难瓶颈难题，制备的亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有高的比强度、比刚度、热稳定性，较低的热膨胀系数，优良的导热、耐磨、耐腐蚀性等特点，机加工表面光洁度高。亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料的成功制备，在金属基复合材料实际应用方面取得了突破性的进展。 亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种极具潜力的工程材料，其在航空航天领域、汽车装甲、电子封装、高轻化自行车等方面取得了大量应用。其中以碳化硼为增强体的B4C/Al复合材料耐磨性很高，在制造喷砂嘴、电触点、摩擦和耐摩擦材料时得到了广泛的应用，并且在机器和设备端部密封件上，碳化硼为基体的B4C/Al复合材料也有出色表现。此外，碳化硼具有良好的耐酸碱腐蚀性能，在有气体腐蚀条件下工作时，效果极佳，用亚微米B4C制备的B4C/Al复合材料制备的喷砂嘴和喷丸机喷嘴在标准条件下显示出的高强度，为钨硬质合金强度的5～11倍。先后设计和开发了高尺寸稳定性高导热易加工电子封装复合材料制品，如印刷电路板板芯、军用功率混合电路、微波管的载体、多芯片组件等。亚微米SiC颗粒增强铝基复合材料具有高耐磨性、良好的耐高温性和抗咬合性能等特点，在高速列车刹车盘，制动盘、发动机活塞和齿轮箱等以及现已用于越野自行车上的车链齿轮具有广阔的应用前景。从前瞻性、战略性、经济性和基础性这几个角度来考虑，亚微米陶瓷颗粒增强金属基复合材料制备技术的发展符合具有高性能价格比，有待迅速实现产业化的要求趋势。本项目围绕航空航天用大尺寸关键承力结构件、光机结构件与精密仪表零件、电子封装器件、核能领域屏蔽材料等应用背景，部分研究成果已达到了国际先进水平。先后设计和开发了高尺寸稳定性高导热易加工电子封装复合材料制品；制备的亚微米碳化硼增强铝基复合材料被应用于制造核废料处理容器；应用于高速列车刹车盘，制动盘、发动机活塞和齿轮箱等。
东北大学
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
超高韧性水泥基复合材料工程应用
超高韧性混凝土（UHTCC） 硬化后具有显著的应变硬化特征，在拉伸荷载作用下可产生多条细密裂缝，极限裂缝宽度小于0.1mm，极限拉应变可稳定地达到3％以上。该材料的极限拉应变是混凝土拉应变 (0.01%)的300倍以上，钢筋屈服应变 (0.15%) 的20倍以上。采用UHTCC永久性模板-结构一体化设计方法，在模板设计过程中，使用模板的连接件和面板来分散混凝土主体结构上的裂缝，借助UHTCC材料的裂缝无害化分散能力将混凝土结构可能产生的裂缝分散成宽度小于0.1mm的无害裂缝，通过这样的方法可以有效控制大体积混凝土表面的裂缝，从而提升其耐久性
浙江大学
2021-04-10