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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
微納復合結構富鋰錳基正極材料
"近年來，鋰離子電池在智能電網、航空航天和軍事儲能等高能耗新能源領域的應用不斷擴展，現有商用正極材料體系（包括層狀結構的鎳鈷錳酸鋰、尖晶石結構的錳酸鋰和橄欖石結構的磷酸鐵鋰）的實際比容量已經接近各自的理論極限值，無法滿足日益增長的能量密度需求。富鋰錳基正極材料不僅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其較低的鈷和鎳含量能夠有效降低電池的成本。 本項目主要通過構筑缺陷來增強富鋰錳基正極材料的電化學性能，實現高的首圈庫倫效率、倍率性能和循環穩定性，提升富鋰錳基正極材料整體性能，為其商業化應用打下基礎。 "
廈門大學
2021-04-10
微納復合結構富鋰錳基正極材料
近年來，鋰離子電池在智能電網、航空航天和軍事儲能等高能耗新能源領域的應用不斷擴展，現有商用正極材料體系（包括層狀結構的鎳鈷錳酸鋰、尖晶石結構的錳酸鋰和橄欖石結構的磷酸鐵鋰）的實際比容量已經接近各自的理論極限值，無法滿足日益增長的能量密度需求。富鋰錳基正極材料不僅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其較低的鈷和鎳含量能夠有效降低電池的成本。本項目主要通過構筑缺陷來增強富鋰錳基正極材料的電化學性能，實現高的首圈庫倫效率、倍率性
廈門大學
2021-01-12
碳納米管增強鎂基復合材料
開發了碳納米管預分散和預處理新技術；采用創新的碳納米管 / 金屬顆粒前驅體制備工藝制備出大尺寸碳納米管增強鎂基復合材料及其鍛件和擠壓件。復合材料的屈服強度達到 300MPa 以上，剛度超過45GPa，可滿足乘用車對輕質、高強鎂材料的需求，也可在航空航天、軌道交通等領域中的次承力結構部件中得到應用。
北京工業大學
2021-04-13
覆銅石墨銅基自潤滑復合材料
石墨是一種良好的固體潤滑劑，但是，它低的強度及與金屬截然不同的物理化學性質，使得其與金屬成為復合材料時，在金屬中的加入量很低，而且隨著加入量的增加，嚴重損壞復合材料的綜合機械性能，因此，目前石墨作為固體潤滑劑時，為了保持復合材料的機械性能，加入量大都很低。本技術獨特之處在于，首先在石墨顆粒表面包覆一層銅膜，使其整體表現為銅的性能，當它與銅形成復合材料時，銅基體形成一個三維連續骨架，石墨處于其中。這一方法使得自潤滑復合材料中石墨的含量可已大為增加，同時使復合材料整體表現為金屬性能，具有良好的自潤滑性能力、耐高溫性及導電性，較好的綜合機械性能。 應用前景： 銅石墨復合材料優良的自潤滑能力及良好的導電性能，被認為是制造高性能電刷、高速列車受電弓滑板、小型精密自潤滑滑動軸承其它滑動電接觸部件的首選材料。 受電弓滑板是電力機車上與供電導線接觸的部件，列車運行時，滑板與供電導線處于高速相對滑動之中，電力機車通過受電弓滑板從供電道線上得到所需的電力。受電弓與供電導線之間的滑動摩擦速度等于電力機車的運行速度。隨著機車運行速度的提高，對滑板的摩擦及自潤滑性能的要求也越來越高。電刷是電機中的易損部件，隨著電機向大型化、微型化、高轉速、高效率發展。要求電刷具有大的集電能力及優良的自潤滑能力，以減小電機的尺寸，提高電機效率，使焦耳熱引起的升溫保持在低水平。機械制造技術向高精度、小型化方向發展，油潤滑變得很困難，從而為小型自潤滑精密滑動軸承提供了很好的應用市場。機車及汽車也對意外情況下缺少潤滑油時部件的自潤滑能力提出了要求。可見自潤滑材料具有廣闊的市場。
北京交通大學
2021-04-13
碳納米管增強鎂基復合材料
北京工業大學
2021-04-14
性能可設計梯度鐵基減摩材料開發
梯度鐵基減摩材料主要用于汽車、工程機械、 航空等領域的液壓系統關鍵摩擦副零件的制造，如用于滑動軸 承、齒輪泵側板、柱塞泵配油盤等典型零件的制造。 本項目針對鐵基減摩材料高強度與良好自潤滑特性難以共存的矛盾，開發的梯度鐵基減摩材料基于致密強化配方設計， 實現基體材料致密高強、高承載目標；基于表層材料固體潤滑 技術與孔隙可控設計，利于液-固潤滑介質供給摩擦表面，達到 液-固潤滑協同作用，改善材料減摩、抗粘
合肥工業大學
2021-04-14
樹脂基碳纖維復合材料推進器
針對海洋裝備需求，開發出用一系列耐海水腐蝕且輕質高強的高性能樹脂基復合材料推進器；成功解決了多頁數、大側斜以及槳葉交疊等難題，突破了復合材料推進器的結構設計、模具設計與成型加工等關鍵技術。 成功制備了樹脂基復合材料單漿、對轉槳、導管漿、泵噴射推進器以及組合式推進器等，極大地提高了推進器的耐海水腐蝕性能，有效地降低了重量。
上海交通大學
2023-05-09
高性能塊體鋁基原位納米復合材料
鋁基原位（In-situ）納米復合材料是以鋁合金為基體、反應合成納米陶瓷顆粒為增強體的新興高性能納米復合材料，獨特的原位納米增強體、復雜的陶瓷顆粒/金屬鋁合金界面結構、復合構型特征等結構特點，賦予其高的比強度、出色的抗疲勞能力、良好的耐熱性、耐磨性以及高阻尼等結構-功能一體化特性，在航空航天、國防軍事、交通運輸、電子信息和精密儀器等高技術領域具有廣闊的應用前景，成為納米材料與金屬材料交叉領域中新興的高性能復合材料之一。 然而，該材料涉及到原子物理、凝聚態物理、化學、界面科學、納米材料
江蘇大學
2021-04-14
高性能鎂合金及鎂基復合材料
本項目在高性能鎂合金以及鎂基復合材料的制備和成型工藝、變形行為、微觀結構、力學性能、阻尼特性、摩擦磨損行為、機械加工、表面處理等方面開展了大量的系統研究，開發了輕質、高比強、高比剛并同時具有高阻尼的新型鎂合金及鎂基復合材料。這些新型鎂合金及其復合材料具有廣泛的應用前景。
哈爾濱工業大學
2021-04-14