在设计柔性锂离子电池负极材料上取得了突破，以表面刻蚀剥离处理的碳布为基底(CC@EC)，水热法生长NiCo2O4(NCO)纳米线阵列。当其应用于锂离子电池负极时，表现出了优异的储锂性能。作者通过DFT计算发现，NCO与CC@EC具有强的相互电子作用、在锂离子传输过程中具有更低的反应能垒。此外，作者进一步通过原位拉曼光谱阐明了CC@EC基底对电极材料储锂性能提升的贡献因素。在此基础上，获得了具有高载量下高能量密度 (314 Wh/kg) 的全柔性锂离子电池(总重量为281 mg)，具有出色的柔韧性和良好的储能性能，为未来的便携能源开启了新的方向。

成果创新点 主要技术创新路径：传统爆炸焊接的装置，其上表面 裸露在空气中。而本技术在炸药上表面对称地放置与炸药 下表面一致的复板和基板，整体作为一个单元；为避免上 半部分抛掷出去，因而重复该单元，让炸药冲击互相约束； 最顶部不能再铺设复板与基板，因而以胶体水替代，能提 高其能量利用率。 关键技术指标：各层炸药同步起爆、间隙及炸药配方 和用量； 核心解决问题、核心优势：解决了

主要技术创新路径：传统爆炸焊接的装置，其上表面裸露在空气中。而本技术在炸药上表面对称地放置与炸药下表面一致的复板和基板，整体作为一个单元；为避免上半部分抛掷出去，因而重复该单元，让炸药冲击互相约束；最顶部不能再铺设复板与基板，因而以胶体水替代，能提高其能量利用率。 关键技术指标：各层炸药同步起爆、间隙及炸药配方和用量； 核心解决问题、核心优势：解决了爆炸焊接工业生产中的成本和效率问题，实验证明五层的该结构可以提升能量利用率 63%，且该技术多块板一次成型，大大提高了工作效率；

利用三维高结晶度的Bi纳米结构抵消储能转换反应引起的结构内应力，成功构筑了首款可充放的Ni//Bi电池（Adv. Mater., 2016, 28, 9188–9195．）。为了进一步提高镍铋电池的能量密度和寿命，该团队在前期基础上最近通过原位活化的策略制备了一种高载量的三维多孔的铋-碳复合材料，作为水系镍铋电池的高性能负极材料。这种多孔氮掺杂的碳三维结构不仅可以实现高载量铋的均匀负载，而且可以提供快速的电子传输和离子扩散的通道，有利于提高电极的容量和倍率性能。因此，制备的铋-碳复合电极具有很好的润湿性和活性面积，表现出较高的容量（2.11 mAh cm-2和166.2 mAh g-1）和优异的倍率性能（2.11 mAh cm-2和120 mA cm-2）。更重要的是，基于这种铋-碳复合材料为负极，Ni-NiO为正极组装的柔性镍铋水系可充放电池具有很高的能量密度（16.9 mWh cm-3）和出色的循环寿命（充放电5000次后仍有94%的容量保持率），优于很多研究报道的水系电池。

研究方向： 高能量密度锂离子电池、固态锂电池、电池失效分析。主要性能：10Ah 软包电芯能量密度达 310~390Wh/kg，800~890Wh/L。

一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 随着电力需求的不断增长，高性能储能装置对现代社会的可持续发展起着至关重要的作用。与超级电容器和锂电池相比，脉冲储能电介质电容器拥有超高的可释放功率密度，高的操作电压、极快的充放电速率以及长的循环寿命，是重要的新型功率储能器件，在新能源汽车、高端医疗器械、智能电网调频、可控核聚变、电磁炮等高功率脉冲技术的军民领域有着重要应用。

超级电容器是一种新型绿色储能器件，拥有比功率大、充放电效率高， 寿命长等优点，在低碳经济时代展现出巨大应用前景，已经被广泛应用于电 子产品、电动汽车、混合电动汽车、无线通讯设施、信号监控、太阳能及风 力发电等领域。开发具有高能量、高循环性和低成本的超级电容器是该领域 未来重要研究之一。电极材料作为超级电容器的核心组成部分，对其储能 性能有着至关重要的影响，而具有高理论容量、低价格的过渡金属基化合物 （Fe、Co、Ni）是实现高容量、低成本超级电容器首选的电极材料。以过渡金 属基化合物为主要研究对象，对其组分及结构进行了调控，通过储能性能测 试及储能机理分析，为开发高性能、低成本的活性电极材料提供实验依据。 这一研究的开展，给组装超高能量密度的超级电容器并使其从实验室走向我们 的日常生活带来了新的前景。1. 先进性及产业化前景：提高性能、降低成本一直以来都是超级电容器发展的 主旋律，其中能量密度低是超级电容器发展面临的主要问题，因此开发出具 有高能量、成本低的超级电容器迫在眉睫。就提高性能而言，超级电容器的 电极改进是重点，主要途径是通过提高电压窗口和提高电极材料的比电容。目前针对超级电容器电极材料的研究主要集中在：(1)改进现有的电极材料;(2)开发新型电极材料；(3)改进生产工艺，实现低成本化。目前在全球范 围内达到工业化生产水平的超级电容器基本都是以双电层为储能机制的活性 碳基超级电容器，而以贋电容为储能机制的超级电容器尚处于实验室开发阶 段，因此超级电容器还有很大的发展空间。2. 对所在行业和关联产业发展和转型升级的影响：根据超级电容器的容量大小 和功率密度，可以将其用作后备电源、替换电源和主电源。当主电源发生故障 而不能正常使用时，超级电容器便起到后备补充作用，它具有寿命长、充放电快 和环境适应性强等优点。当用作替换电源时，主要应用于对环境变化有特殊要 求的场合，例如白天太阳能提供电源并对超级电容器充电，晩上则由超级电 容器提供电源。作为主电源时，主要利用超级电容的大功率密度，一般是一tin个或几个超级电容器通过一定的方式连接起来持续释放几毫秒至几秒的大电 流，放电之后，再由低功率的电源对其充电。3.   市场分析：根据IDTechEX数据统计，2014年超级电容器全球市场规模为11 亿美元，预计到2018年，超级电容器全球市场规模将达到32亿美元，年复合 增长率为31%,并预测将会以此速度预计到2018年，超级电容器全球市场规模 将达到32亿美元，年复合增长率为31%,并预测将会以此速度继续增长。我国 将“超级电容器关键材料的研究和制备技术"列入到《国家中长期科学和技 术发展纲要(2006-2020年)》，作为能源领域中的前沿技术之一。有数据显示， 2015年国内超电市场规模已经超过了 70亿元，因此，在这样的一个大背景下， 研究新材料以开发具有超高能量密度的超级电容器具有非常大的市场前景。

项目已经完成了实验室的小试阶段，进入中试阶段和批量生产阶段，完全拥有自己的知识产权和专利。本项目创新构建了以CNT为纳米茎、片状纳米过渡金属多元氧化物为枝叶的三维纳米结构材料正负电极材料。该项目创新超级电容器获得了超大比电容、高能量密度和功率密度；充电时间远小于锂离子电池（小于2分钟）；循环寿命也高于锂离子电池10倍以上。产品量产后可以广泛应用于军事装置（单兵、瞬时大推力陆用装备、无人机、空间飞行器等）、新能源汽车、工业运输装载车、电站储能设施等领域中。主要技术指标：能量密度：80Wh/kg、功率密

关键词：兼具高能量密度和高安全性的准固态可充电锂离子电池新体系 针对现有锂离子电池体系在能量密度与安全性上的瓶颈，王治宇、邱介山教授团队利用凝胶电解质中硫化锂正极与硅负极之间的稳定多电子氧化还原反应，在实现高能量密度（506-802 Wh kg-1）的同时，从原理上根除了高活性金属锂负极或释氧正极对电池寿命与安全性的影响，发展了一类具有本质安全性的高能量准固态锂离子电池新体系。获得的软包电池在过热、内/外部短路、机械穿刺/切割及水/氧破损等滥用条件下均具有良好的稳定性，且可在-20 至 60oC 宽温区内正常工作。在联用原位紫外光谱、原位 X 射线衍射及原位电化学阻抗谱深入理解揭示其多硫化物介导反应机理基础上，发展了限域空间内构建导电吸附-催化双功能活性位点，提升电池在低离子迁移率凝胶电解质中氧化还原反应效率的有效策略。此项工作为弥补二次电池安全性与能量密度之间的鸿沟，发展高可靠性、高环境适应性的新型电池提供了新的思路，在载人交通工具、空间技术、植入医疗等对储能技术安全性、可靠性需求突出的领域极具应用前景。