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硅基新一代鋰電負極材料制備
項目成果/簡介:目前鋰離子電池的能量密度已經越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機和大規模儲能方面的應用。鋰離子電池的能量密度低主要是因為所采用的正負極材料的比容量較低，尤其是負極材料石墨，其理論比容量為 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商業化前景的負極材料為硅基負極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據招商證券預計，硅基負極材料在 2020 年的市場使用量接近于 5 萬噸，銷售額接近于 50 億。 然而硅基材料在充放電過程中較大的體積變化率（>300%）限制了其商業化應用，較大的體積變化導致極片碎裂以及電解液在材料表面持續分解，從而造成其循環性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導體，其導電性較差，從而導致硅基負極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負極材料這兩大缺點是普及硅基材料在鋰離子電池應用的關鍵。 陳永勝教授課題組結合在納米技術和石墨烯材料領域的專長，經過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業化的工藝技術制備了石墨烯包覆的硅基負極材料，主要技術創新點包括：1）采用獨特的、具有自主知識產權的納米技術將大粒徑的硅粉進行納米化處理，納米化大大緩解了硅在充放電過程中體積變化的問題，從而從根本上解決了硅基負極材料循環性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發揮了石墨烯導電導熱性能好、機械性能優異、電化學性能穩定等特點，改善了材料的鋰離子擴散性能和電子導電性，大大提高了功率特性； 14隔絕了硅與電解液的直接接觸，抑制副反應造成的電解液分解和材料侵蝕，提高了首次效率，延緩了使用過程中的壽命衰減；進一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結構的整體穩定性，極大地提升了循環特性。效益分析:陳永勝教授課題組發明的石墨烯包覆硅基負極材料，從制備過程上講，具有工藝簡單、成本低廉、易工業化的特點；從性能上講，具有比容量高、穩定性好、壓實密度大等優點，與高比容量正極組成的鋰離子電池的能量密度是當前商業化鋰離子電池能量密度的數倍以上。
南開大學
2021-04-11
硅基新一代鋰電負極材料制備
目前鋰離子電池的能量密度已經越來越不能滿足其在電動汽車、智能手機和大規模儲能方面的應用。鋰離子電池的能量密度低主要是因為所采用的正負極材料的比容量較低，尤其是負極材料石墨，其理論比容量為 372 mAh/g。目前研究最多的、最具有商業化前景的負極材料為硅基負極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據招商證券預計，硅基負極材料在 2020 年的市場使用量接近于 5 萬噸，銷售額接近于 50 億。 然而硅基材料在充放電過程中較大的體積變化率（>300%）限制了其商業化應用，較大的體積變化導致極片碎裂以及電解液在材料表面持續分解，從而造成其循環性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導體，其導電性較差，從而導致硅基負極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負極材料這兩大缺點是普及硅基材料在鋰離子電池應用的關鍵。 陳永勝教授課題組結合在納米技術和石墨烯材料領域的專長，經過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業化的工藝技術制備了石墨烯包覆的硅基負極材料，主要技術創新點包括：1）采用獨特的、具有自主知識產權的納米技術將大粒徑的硅粉進行納米化處理，納米化大大緩解了硅在充放電過程中體積變化的問題，從而從根本上解決了硅基負極材料循環性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發揮了石墨烯導電導熱性能好、機械性能優異、電化學性能穩定等特點，改善了材料的鋰離子擴散性能和電子導電性，大大提高了功率特性； 14隔絕了硅與電解液的直接接觸，抑制副反應造成的電解液分解和材料侵蝕，提高了首次效率，延緩了使用過程中的壽命衰減；進一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結構的整體穩定性，極大地提升了循環特性。
南開大學
2021-02-01
光伏硅棒材料切割固定用膠粘劑
硅棒切割是太陽能光伏電池制造工藝中的關鍵部分，需要將多（單）晶硅棒切割成 薄片，切割過程中需要一種硅棒切割膠，可以暫時性固定硅棒，切割完成后又能夠簡單 迅速的剝離掉膠層。作為太陽能行業的必要耗材，國內切割膠市場完全被國外產品壟斷， 價格昂貴且供貨受到制約，而國內公司尚無同類型產品上市。 本項目正是基于此類新能源技術國產化真空，研發了一種新型的硅棒切割膠，解決 了新能源太陽能行業關鍵耗材的國產化問題，填補國內技術空白，打破國外大公司市場 壟斷。 本項目團隊同時開發完成以及正在開發許多用于新能源（太陽能及 LED 等）、汽車、 電子電器等先進制造業用各種膠粘劑及新材料項目。在新材料的產業化開發方面擁有較 雄厚的實力。
同濟大學
2021-04-11
超輕硬硅鈣石型硅酸鈣保溫材料
技術特點超輕硬硅鈣石型硅酸鈣保溫材料（容重≤170kg/m3）以普通建筑石灰及天然粉石英為基本原料，采用高壓水熱動態法生產。是我國首次自主開發的適合我國國情的超輕型產品，采用全天然原料，以最低的成本實現了批量工業生產。其各項指標均達到或超過日本JISA9510-1984 標準。是目前所有無機硬質保溫材料中容重最小，導熱系數最低的一種，同時具有較高的強度。其耐熱溫度為 1000℃，在常見的保溫材料中也是較高的一種，因此可以在許多場合取代輕質耐火磚、輕質澆注料、珍珠巖制品、蛭石制品、礦棉、玻璃棉制品及耐火纖維制品
北京科技大學
2021-04-13
超輕硬硅鈣石型硅酸鈣保溫材料
1．技術特點 超輕硬硅鈣石型硅酸鈣保溫材料（容重≤170kg/m3）以普通建筑石灰及天然粉石英為基本原料，采用高壓水熱動態法生產。是我國首次自主開發的適合我國國情的超輕型產品，采用全天然原料，以最低的成本實現了批量工業生產。其各項指標均達到或超過日本JISA9510-1984標準。是目前所有無機硬質保溫材料中容重最小，導熱系數最低的一種，同時具有較高的強度。其耐熱溫度為1000℃，在常見的保溫材料中也是較高的一種，因此可以在許多場合取代輕質耐火磚、輕質澆注料、珍珠巖制品、蛭石制品、礦棉、玻璃棉制品及耐火纖維制品。 本材料本項目所開發的170硬硅鈣石型硅酸鈣保溫材料本產品樣品檢測結果如下： 容重： 170kg/m3 導熱系數： 0.045W/m×K(70℃) 抗折強度： 0.29MPa 最高使用溫度： 1000℃ (1000℃×3小時燒后線收縮1.04％) 2．技術成熟程度 已實現批量工業生產，并成功地進行了應用試驗。 3．應用范圍 適用于建材、冶金、石油、化工、電力、輕工等行業熱工設備的絕熱保溫，屬環境友好型材料。
北京科技大學
2021-04-13
一種用于硅材料表面的復合結構及其應用
本發明公開了一種用于硅材料表面的復合結構及其應用，其中該復合結構包括光柵結構和納米線陣列，光柵結構包括多個周期性并列排列的長方體，相鄰的兩個長方體之間的間距保持固定；納米線陣列為多個周期性排列的圓柱體，這些圓柱體均位于光柵結構的長方體的頂面上；位于同一長方體頂面上的相鄰兩個圓柱體的中心軸線之間距離保持固定。本發明通過對復合結構的關鍵形狀參數等進行改進，能夠提高硅太陽能電池的光吸收率，并且降低制備成本，提高復合結構的整體穩定性；此外，通過調節該復合結構內部光柵結構和納米線陣列的排列組成方式，能夠調控硅太陽能電池表面的光吸收率，減小由于光波段不同造成的光吸收率的波動。
華中科技大學
2021-04-13
硅PU
硅PU球場材料。是一種具有多功能運動性和施工優勢的國家專利球場材料。 作為一種體育設施場地地面材料，有良好的緩沖性和延展性，粘結力量，對基礎有一定的治愈功能，能夠自動找平，施工簡單，抗老化性能優秀，施工后化學性能穩定，不易產生氣泡，且不會出現開裂和鼓泡現象。同時擁有常規PU與丙烯酸的優良特性。是場地工程的最佳選擇。
巔峰體育產業股份有限公司
2021-12-08
高容量、低成本鋰離子電池用硅-碳負極材料
新能源汽車的迅猛發展，為動力電池產業提供了萬億級的市場容量，到 2020 年底，城市公交、出租車及城市配送等領域新能源車保有量達 60 萬輛。目前使 用的石墨類伏擊材料容量低，無法滿足高能量密度的需求。該項目通過為動力電 池廠商提供高性能硅碳負極及其他負極材料，以提高純電動汽車的續航里程 2 倍以上。硅負極材料具有極高的理論容量(~4200 mAh/g)，其容量是現有商業化 的石墨負極的 10 多倍。但其充放電過程中產生的大體積膨脹(~400%)會嚴重影響 其循環壽命。我們團隊經過數年研究，提出“清矽硅碳”使普通微米硅粉進行包 覆“均勻+可控”功能層的工藝過程實現“性能+成本”的最優產業升級。美國能 源部高度評價了該項研究成果（2015 年僅有 2 項研究成果受此殊榮）。
西安交通大學
2021-04-10
飛秒激光脈沖制備硅基微納結構光伏材料
太陽能作為一種潔凈和相對易于獲取的能源在未來的動力產品中將占有越來越大的比份。如何發展高光電能量轉換效率、高可靠性和低成本的太陽能電池是目前太陽能利用領域所面臨的關鍵問題。相對于第一代和第二代太陽能電池(轉換效率<<50％)，各國科學家紛紛研究不同的應用于第三代太陽能電池的新材料和新結構，目標是使光電轉換效率大于5 0％。近年來，一種具有微、納米量級特殊結構的光伏材料成為太陽能電池的研究熱點。利用飛秒脈沖激光在極短的持續時間內激發出極大的峰值能量，其在硅片的相互作用過程中具有很強的非線性效應，聚焦燒蝕硅表面很小的一塊面積，形成規則排列的微納米結構。這種微納米結構由于表面積增大，對入射光波有很大的吸收，且對光的敏感性提高了數百倍，這些性質對我們提高光電轉換效率具有很大的指導意義。這種材料與本底未處理材料的性質相比，材料帶隙減小，對光的敏感性提高了數百倍，這使得其對波長為250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比傳統材質的硅的比重低。這些奇特的光電和物理性質能進一步提高太陽能電池的光電轉換效率。根據光吸收效率，激子光量子效率，化學電勢效率以及填充因子計算總的光電轉換效率，普通硅基太陽能電池光電轉換效率只有1 5％，而基于微納結構光伏材料的太陽能電池轉換效率可望達到50%-60%。 針對國民經濟可持續發展在太陽能光伏技術方面的重大需求，發展利用超短脈沖激光制備具有優異光電轉化效率的微納結構光伏材料的新方法，以及通過探測光伏材料中非平衡載流子的能帶結構及微分負電導等特性，探知光伏材料的光電轉換效率，從而篩選出轉換效率較高的微納結構光伏材料，最終在發展新型、高效太陽能電池的新原理和新技術方面取得創新性突破，為我國研發具有自主知識產權的高效第三代光伏電池打下堅實基礎。
上海理工大學
2021-04-11
磷鍺鋅多晶體的合成方法與設備
一種磷鍺鋅多晶體的合成方法,工藝采用兩溫區實時溫度監控、磷氣相輸運和機械振蕩、溫度振蕩相結合的新方法,原料采用高純度的ZN、GE、P,配料的摩爾比為鋅∶鍺∶磷=1∶1∶2,磷的加入量在按上述摩爾比計算出的重量基礎上增加0.05～0.1%。合成工藝步驟:①坩堝的清洗與干燥;②裝料;③合成。合成所采用的坩堝由本體和進料管構成,本體為兩端封閉的石英玻璃管,本體的一端為A,另一端為B,在距本體B端端部的長度為X處設置有凹槽,該凹槽的深度H為本體內徑D的1/2～2/3,進料管相貫在距本體B端端部長度為X的部段內,其進料口與凹槽槽口方向相反,其軸線與本體軸線的夾角Β為45°～70°。
四川大學
2021-04-11