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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
电动汽车动力电池SOC智能估算技术及管理模块
电动汽车具有节能、环保的显著特点，是先进汽车的发展方向，具有巨大的市场前景。纯电动车、混合动力电动车、燃料电池电动车在其动力系统构型中，均采用了动力蓄电池，目前采用的动力电池主要有镍氢动力电池、锂离子动力电池，动力电池SOC值是实现电动车辆控制的重要参数，SOC估算是电动汽车动力电池管理模块的重要功能，动力电池管理模块是电动车辆的关键零部件。 北航所研制的电动汽车动力电池SOC智能估算技术及管理模块可适应与锂离子、镍氢等多种类型以及多种规格的动力电池配套，并满足电动车用的相关要求，主要技术指标：电压检测精度±0.6％，电流检测精度±0.5％，温度检测精度±0.5℃；SOC估算精度5%。 本项目取得的研究成果具有自主知识产权，实现了电动车辆关键零部件的国产化、具有了一定的电池管理模块产业化生产的技术基础，应用前景广阔，社会效益和经济效益显著。
北京航空航天大学
2021-04-13
电储能电池远程数据采集和安全传输协议研究
项目背景：2021 年国务院政府工作报告中指出，扎实做 好碳达峰、碳中和各项工作，加大新能源技术研发。据研究 公司 Frost＆Sullivan 发布的一项新报告指出，预计到 2030 年，全球电池储能市场的复合年增长率将达到 23％。由此可 见，未来十年储能电池数量将大幅增加。另一方面，储能电 池安全性引起广泛关注，2019 年 4 月 19 日，美国亚利桑那 州 McMicken 电池储能项目发生火灾爆炸事故；2021 年 4 月 16 日，北京集美家居大红门的储能电站起火。因此储能电池 安全性显得尤为重要。通过人工智能和机器学习等手段预测 电储能电池的安全性已经成为研究热点，英国剑桥大学和美 国斯坦福大学等顶尖高校和科研院所都有相关的实验室。在 国内，中科院、比亚迪、宁德时代、国家电网等企业院所已 经开展了各种类型储能电池和技术的研发。然而，目前国内 外还没有成熟的电储能电池远程管控系统，储能电池数据传 输协议没有公认的标准。由于不同类型的电储能数据指标差 异较大，需要采集的数据缺乏规范标准。另外，何种指标的 变化会引起潜在的储能电池安全问题尚未明确，目前基本是 通过人工经验判断，效率不高，并且准确率较低。如果能够 通过机器学习，深度学习等人工智能手段，结合储能电池实 际工作过程中的电流、电压的变化数据，学习并分析其运行 规律，挖掘出数据变化导致的潜在安全风险，电储能电池的 安全性能将大幅提高。
所需技术需求简要描述：1.研发储能电池故障预测模 型，利用人工智能等手段，通过机器学习的方法对采集的电 池运行状态及参数数据进行分析，实时监控电池运行状态， 对可能出现的潜在储能电池安全问题进行评估，实现对即将 出现的电池故障和安全问题的预判。2.建立储能电池的远程 安全传输协议，对电池运行状态及参数数据进行周期性采 集，并实现多终端异构网络环境下的储能电池数据实时传 输。建立安全传输机制，有效防止数据伪造和恶意攻击。3. 开发电储能电池数据远程管理系统，对不同种类的储能电池 安全问题采取相应的措施，通过网络实现对储能电池的远程 管理，从而延缓或避免由于电池故障产生的安全问题。数据 通信应建立在安全可靠的传输机制上。
对技术提供方的要求:1、建立电储能电池的远程数据采 集和安全传输协议。2、开发研究电储能电池数据远程智能 分析和管理系统。3、在相关领域经验丰富的技术团队的院 校或科研单位。
青岛安瑞信息技术有限公司
2021-09-10
锂离子电池富锂锰基正极材料的可控制备
北京大学工学院课题组在国内较早开展富锂锰基正极材料相关研究，在阴离子氧化还原过程的调制、阴离子电荷补偿机理、阴离子氧化还原过程的激发及阴离子氧化还原富锂锰基材料制备研究中取得了一系列重要进展。该研究构筑了一种O2型具有单层Li2MnO3超结构的富锂材料,可以提供400mAhg可逆容量，能量密度高达1360wh/kg,是目前锂离子电池锰基富锂正极材料最高可逆容量。这种材料通过一个单层的Li2MnO3,激活稳定的阴离子氧的氧化还原反应，形成一个高度可逆充放电循环。
北京大学
2021-02-01
低成本制备高效硅薄膜太阳电池关键技术研发
南开大学 1978 年在国内率先开展非晶硅材料及其电池的研究，该技术获得天津市技术发明二等奖。自“六五”至“九五”期间，连续 4个五年国家科技攻关计划，获科技部重点攻关和天津市科委的支持，经过 20 余年潜心研发，硅基薄膜太阳电池性能跻身世界先进行列。于 2003 实现非晶硅电池产业化。 2000 年始，在国内率先开展新一代硅薄膜电池的研究。2007 年，该成果实现技术转移生产。 2009 年，研制成功我国首套基于自主专利技术的、衬底面积0.79m2、线列式 5 室连续 VHF-PECVD 系统及相应中试生产线及其组件制造技术。成为国际上为数不多可开展大面积新一代硅基薄膜太阳 电池研究的单位。 2011 年，开发出年产能 2 兆瓦、具有自主知识产权的、我国首条年产能 2 兆瓦的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅叠层电池生产线及其组件生产技术。生产出的太阳电池组件效率达 9.59%，将新一代硅薄膜电池技术推向产业化。
南开大学
2021-02-01
低成本制备高效硅薄膜太阳电池关键技术研发
南开大学 1978 年在国内率先开展非晶硅材料及其电池的研究，该技术获得天津市技术发明二等奖。自“六五”至“九五”期间，连续 4 个五年国家科技攻关计划，获科技部重点攻关和天津市科委的支持， 经过 20 余年潜心研发，硅基薄膜太阳电池性能跻身世界先进行列。 于 2003 实现非晶硅电池产业化。 2000 年始，在国内率先开展新一代硅薄膜电池的研究。2007 年， 该成果实现技术转移生产。 2009 年，研制成功我国首套基于自主专利技术的、衬底面积 0.79m2、线列式 5 室连续 VHF-PECVD 系统及相应中试生产线及其 组件制造技术。成为国际上为数不多可开展大面积新一代硅基薄膜太 阳电池研究的单位。 2011 年，开发出年产能 2 兆瓦、具有自主知识产权的、我国首条 年产能 2 兆瓦的非晶硅/非晶硅锗/微晶硅叠层电池生产线及其组件生 产技术。生产出的太阳电池组件效率达 9.59%，将新一代硅薄膜电池 技术推向产业化。
南开大学
2021-04-11
大容量、长寿命的柔性可穿戴全固态锂硫电池
本项目开发质量体积小、续航时间长、循环寿命高、安全性好、更适合柔性穿戴应用的新型全固态锂硫电池系统。该电池系统充分结合锂硫电池的高容量特性和全固态电池的高安全特性，在性能上具有显著的优势
南京大学
2021-04-10
新型锂电池多功能添加剂及功能电解液
1、与企业合作成功开发软包钴酸锂电池4.4V高电压电解液、阻燃电解液和低温电解液。完成主要技术指标4.4V&1C循环86%@500周，低温-40度3C放电，电解液燃烧性下降90%以上等特征指标，相关电解液配方已在合作电解液企业种得到应用； 2、为企业开发三元动力电池用电解液，实现电池高温55度1000周循环；
厦门大学
2021-04-11
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