高比能电池面向国家重大需求，仅锂电池 2017 年市场规模已超过 1 亿 kWh，并且随着电动汽车、规模储能市场的迅速发展，电池需求快速增加，市场规模很快将超过 3000 亿元。 本项目为陈军教授团队十余年的研发成果，主要包含新型锂电池、钠电池、锌电池等新能源电池，可用于电动汽车、可再生能源风光发电储能等领域。 1. 开发了两类新型锂电池正极材料：取代型锰系尖晶石正极材料和掺杂型超高镍含量三元层状材料。这两种材料原料便宜、制备工艺（连续共沉淀与梯度加热）简单，成本优势明显，并且性能优异，产品晶相纯度高、形貌规整、振实密度大、长周期循环稳定性好。 2. 针对传统无机电极材料的不足，研发有机电极材料，它们由高丰度的 C、H、O、N 等元素组成，具有易合成、低成本、绿色环保等突出优点，并且由于可实现多电子反应，容量大、能量密度高，此外有机电极材料柔韧性强，在柔性可折叠等新颖结构电池体系中应用前景巨大。 部分有机电极材料在实验室中已实现公斤级制备，并组装 Ah 级软包全电池，经 18 所等权威机构检测鉴定，能量密度超过 300Wh/kg，通过安全性测试。计划 5 年内完成 1-2 种有机电极材料的中试，并实现部分电池产品的应用示范，具有清洁环保优势。 可合作宏量制备及大容量电池装配，推进中试和产业化，将产生显著经济效益、环境效益和社会效益。

吸附树脂是一类多孔性的高分子合成材料，由于合成过程中单体、交联剂、致孔剂等结构的变化以及合成控制方法的不同，使得吸附树脂的孔结构可有目的的调控，可以适应很多方面的应用要求。 南开大学形成了可对吸附树脂的结构进行设计及合成高选择性吸附树脂生产的产业化技术和应用技术： 1.天然植物有效成分及单体分离纯化产业化技术 在树脂骨架上引入特殊的功能基团，对天然植物中不同结构的有效成分具有高的吸附选择性。 用于黄酮类、生物碱类、皂甙类、内酯类、多酚类等提取

高比能电池面向国家重大需求，仅锂电池 2017 年市场规模已超过 1 亿 kWh，并且随着电动汽车、规模储能市场的迅速发展，电池需求快速增加，市场规模很快将超过 3000 亿元。 本项目为陈军教授团队十余年的研发成果。 1. 开发了两类新型锂电池正极材料：取代型锰系尖晶石正极材料和掺杂型超高镍含量三元层状材料。相对于 LiCoO2，这两种材料原料便宜、制备工艺（连续共沉淀与梯度加热）简单，成本优势明显，并且性能优异，产品晶相纯度高、形貌规整、振实密度大、长周期循环稳定性好。 2. 针对传统无机电极材料的不足，研发有机电极材料，它们由高丰度的 C、H、O、N 等元素组成，具有易合成、低成本、绿色环保等突出优点，并且由于可实现多电子反应，容量大、能量密度高，此外有机电极材料柔韧性强，在柔性可折叠等新颖结构电池体系中应用前景巨大。部分有机电极材料在实验室中已实现公斤级制备，并组装 Ah 级软包全电池，经18所等权威机构检测鉴定，能量密度超过300Wh/kg，通过安全性测试。计划 5 年内完成 1-2 种有机电极材料的中试，并实现部分电池产品的应用示范。 所需条件支持：希望能获得 60-80 万/年经费与 100-200m2实验室支持，用于购置大容量控温控压反应釜、连续式沉淀反应釜、箱式气氛炉、旋转窑炉、电池封装机等设备，进行材料制备的进一步工艺优化、宏量放大制备以及大容量电池装配试验，推进中试和产业化。 

吸附树脂是一类多孔性的高分子合成材料，由于合成过程中单体、交联剂、致孔剂等结构的变化以及合成控制方法的不同，使得吸附树脂的孔结构可有目的的调控，可以适应很多方面的应用要求。 针对分离纯化的目标产物分子结构特点，设计合成高选择性大孔吸附树脂，弥补现有商品化树脂的不足，所制备的提取物纯度可控，且可以制备高纯度提取物。 来自天然植物且具有显著生理活性等有效成分，是目前药用研究和开发的重要原料来源，特别是对于结构复杂而精妙的天然产物活性成分，从天然植物提纯化仍是其唯一有效的途径。因此建立合适的分离纯化工艺、开发高效的分离材料就具有重要的意义。此研究成果不仅丰富了现有吸附树脂的品种，也为天然的药用研究提供了重要的实验样品，其具有广泛的社会价值和经济效益。 南开大学形成了可对吸附树脂的结构进行设计及合成高选择性吸附树脂生产的产业化技术和应用技术： 1）天然植物有效成分及单体分离纯化产业化技术 在树脂骨架上引入特殊的功能基团，对天然植物中不同结构的有效成分具有高的吸附选择性。用于黄酮类、生物碱类、皂甙类、内酯类、多酚类等提取和纯化。已工业化的有银杏叶黄酮、甜菊糖、人参皂甙、三七皂甙、长春碱等提取技术。建立了银杏叶提取物中黄酮和内酯的树脂法分离工艺，并进了银杏内酯冻干粉针剂的开发； 分离了汉防己总生物碱中的两种单体生物碱－汉防己甲素和汉防己乙素，开发了汉防己甲素冻干粉针剂，并已取得国家食品药品监督管理局颁发的生产批件。 2）中药提取物农药残留及重金属的去除技术 改变了树脂的传统致孔方法，合成了一类孔径较小且均匀的纳米级孔结构吸附树脂，既保持传统吸附树脂高吸附容量，又具备按照分子尺寸进行精确筛分的能力，用于分子尺寸较大的天然产物有效成分中分子较小的农药或重金属去除。 3）抗生素、维生素中间体的纯化技术 合成的高孔隙率、孔径均匀的高比表面聚苯乙烯吸附树脂，明显改善了树脂的传质性能，吸附速度比现有的商品化树脂提高 2-3 倍，解吸率高于 90%，树脂寿命大大延长。 技术优点：纯化工艺简单、高效、环境友好，避免了大量有毒、低沸点有机溶剂的使用。 4）新型脱色树脂技术 通过树脂孔结构、骨架结构、脱色基团等的调控，合成了一类脱色容量大、再生容易的新型脱色树脂，效果良好。 用于天然产物提取、抗生素、维生素等生产。 5）载体树脂（固定化酶载体树脂、纳米簇金属催化剂载体树脂）生产技术 通过致孔剂、聚合单体、交联剂的调控，合成了一类高环氧基含量、高使用强度的固定化酶载体树脂。该技术的树脂生产成本远低于国外进口树脂。已完成了工业化放大和工艺优化。用于固载青霉素酰化酶，催化青霉素 G 和头孢菌素 G 水解，制备半合成 β－内酰胺类抗生素所需的中间体 6-PAP 和 7-ADCA。 合成的一类大孔径、高比表面积的新型孔结构的聚苯乙烯吸附树脂，加载了纳米簇金属催化剂的载体树脂，用于负载纳米级的金属催化剂，在重氢提取及放射性废水处理中有重要的应用。 6）高容量新型孔结构吸附树脂生产及其处理有机废水技术 具有超高吸附容量、良好的吸附动力学行为等特点。树脂的比表面积达到 1000m2/g 以上。用于废水中有机物的处理。 7）新型螯合型吸附树脂生产及其阴阳离子选择性吸附技术 对水中不同价态金属离子及阴离子酸根具有选择性吸附能力。在高盐体系中可吸附水中的多种重金属，而对 Na、K 等离子没有结合能力，用于海水中重金属的富集或检测。 利用带有交换基团的吸附树脂与阴离子酸根（如 AsO43-等）发生离子交换达到富集的目的。用于水中有害物质净化处理。 8）耐高温碱性离子交换树脂技术 改变季铵基与树脂骨架的连接方式，合成了耐高温的碱性离子交换树脂，可在较高的使用温度下稳定使用，大大拓展了碱树脂的应用 范围。