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[成果] 1800120485 湖北
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:根据全海深载人潜水器设计和建造要求,从材料科学的角度解决锂离子电池应用于全海深环境稳定性与安全可靠性问题。通过对高液压正、负电极的设计与工艺研究,控制电极在电化学过程中的变形量,研制出适用于全海深压力的锂离子电池单体。研发全海深环境下具备监测电压、电流、温度、形变等参数与各项保护功能的电池组管理系统,实现对电池组的智能管理与综合评估。采用充油耐压自平衡电池组结构、耐高液压锂离子电池分选与配组技术、充油热均衡设计、高强度轻质化结构技术、总体优化技术等,完成全海深高能量密度锂电池组的成组与结构设计;从宏观和微观角度深入研究电池能源系统全寿命周期的安全因素,建立深潜器电池能源系统的全寿命周期安全性能科学评估体系与控制策略。最终提供适用于全海深载人潜水器的电池组系统,完成海试验收。
[成果] 1800120516 北京
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:该项目采用逾渗理论分析电极浆料的团簇导电性问题,初步建立了电极活性颗粒在电极浆料中电子导电网络的统计模型,并计算了电极浆料电子电导率随电极颗粒含量的变化规律。获得了高导电高分散电极浆料的制备方法。锂离子液流电池的电极浆料是同时具有离子传输和电子传导性质的固液两相混合浆料,主要问题是粘度高、导电性差,提高电极浆料的导电性和颗粒分散均匀性是提高电池系统的比容量和倍率性能的主要途径。电池反应器是发生电化学反应的主要场所,其反应腔高度、结构、密封性能等均会影响电池功率密度的发挥。电池反应器中电极浆料的厚度、面积和流速均可根据使用要求进行调节,或采用不同的串、并联结构,电池的功率和容量也可根据使用需求灵活设计。该项目结合电极浆料的粘度、流动性等特点,对集流体、隔膜、反应腔尺寸、密封性、可操作性等内容均进行综合考虑,设计了多种电池反应器。
[成果] 1800120213 天津
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:锂离子电池体系是近些年出现的新型化学电源体系,是实用化电池中具有高比能量的二次电池体系,兼具功率性能好、寿命长等优点。锂离子电池已经应用到电动车上,但要实现其在纯电动汽车领域的广泛应用,还有许多关键的科学和技术问题有待进一步解决。该项目致力于研发锂离子动力电池新型正负极材料体系以及电池工艺,重点解决纯电动发展所急需的高比能锂离子电池的相关科学与技术问题,积极推进锂离子电池在未来电动汽车上的应用。主要研究了:新型高比能富锂正极材料;新型5伏高电压尖晶石镍锰酸锂正极材料;新型磷酸锰铁锂正极材料研究;新型硅基负极材料研究;新型高比能动力锂离子电池技术等。
[成果] 1700510558 河南
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:该项目所属学科“储能技术”。随着电动汽车的普及应用,退役动力电池数量呈累积性爆发式趋势增长,通过梯次利用,实现电池减量化生产和寿命延长,意义重大。项目围绕电池梯次利用开展了系统的理论研究、技术开发及工程应用,突破了电池梯次利用的安全、低成本储能技术,取得研究成果如下:1、建立了退役电池本体特性评价方法:基于大量退役电池样本,系统研究分析了其衰减特性、离散性;评价了退役电池充放电特性和安全性。结论显示:在小于1C充放电策略下,退役电池安全性和剩余容量满足梯次利用要求。研究了电池电极材料、隔膜等的理化性能衰减特性,揭示了电池衰减诱发机理;建立了梯次利用电池评价规范。2、开发出退役电池梯次利用分选评估技术:研究了退役电池内外特性的科学关系,建立了退役电池“宏观-微观-分子尺度”多维度健康状态评价方法;建立了退役电池寿命预测模型,实现电池剩余寿命准确评价;建立了利用工业CT、核磁成像等无损检测方法,并结合外特性分析测试手段的梯次利用分选评估方法;进一步开发出基于内阻、循环性能及隔膜降解特性的退役电池可用性评价技术,突破了梯次利用精确、高效分选评估技术。3、开发了退役电池梯次利用重组管理技术:针对不同梯次利用目标场合,制定了电池重组技术规范;创新性地开发出主动、被动协同响应的电池均衡技术,有效提高了梯次利用循环性能及安全性;进一步修正了电池荷电状态(SOC)的计算模型,实现误差不超过8%;在上述基础上,自主开发出电池梯次利用管理系统,实现电池SOC精确计算和不一致性有效均衡。4、系统开展了电池梯次利用储能工程应用和经济适用性评价:研制出多规格退役电池储能系统:1)百千瓦至兆瓦级的并网型储能系统,循环次数达800次,平均能量效率达90%以上;2)240V-200A UPS电源,使用寿命5年以上;3)3kW/9kWh直流灌溉车等。上述储能系统实现了大规模工程应用,效益显著。系统性研究了梯次利用经济适用性评价方法,结果显示,退役电池梯次利用成本仅为同类新电池的三分之一左右。项目其他成果:授权发明专利11项,实用新型专利3项,软件著作权2项;发表论文7篇,1篇SCI,6篇中文核心;出版专著1部。经查新,项目创新点在国内外未见报道。2014年3月,经河南省科技厅鉴定,以李永舫院士为组长的鉴定委员会一致认为:项目研究成果达国际领先水平。相关研究成果和总计约27MW/76MWh的低成本储能系统已在许继电源有限公司等多家单位开展应用,用于新能源消纳、削峰填谷、应急供电、电动摩托车、农田灌溉等领域,效益显著,近三年产生经济效益约2.31亿。成果的推广应用有效降低了电池全寿命周期成本和储能成本,从根本上减少了电池生产及使用量,社会环保效益显著。
[成果] 1800120673 上海
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:储能是开发太阳能、风能等可再生能源以及实现智能电网的瓶颈技术,也是提高电能质量的重要技术,在国家战略需求布局中对国家能源结构优化、国家电网安全运行起到核心和支柱作用。在中科院、上海市科委节能减排等项目的支持下,围绕储能技术发展现状与趋势,中国科学院上海硅酸盐研究所研制出具有自主产权、用于分布式发电的低成本、安全型水系钠基电池储能系统样机,取得了系列发明创造和创新成果。项目申请中国专利18项,其中授权实用新型1项,发表论文11篇。项目总体达到国际先进、国内领先水平。研制成果创新性:(1)形成国内首个具有完全自主产权的水系钠基储能电池系列技术,初步贯通核心正负电极材料制备、电极设计、模块电池组装和模块检测的工艺技术路线,并研制出工程化样机;(2)提出本安型水系钠基电池储能系统的分布式能源的组网方案,建立国内首个KW级储能系统样机并应用于太阳能分布式能源储能系统中;同时实现本安型水系钠基储能系统在电力企业的实际挂网运行;(3)明确水系钠基电池储能系统应用于分布式储能中的技术经济性能、节能减排效应,建立可行的商业创新模式。成果独占性:本安型水系钠基储能电池作为近几年出现的新型电化学储能电池,比能量相对锂电池、钠硫电池较低,目前实际应用及推广储能规模与锂电池、钠硫电池、钒液流电池存在一定差距;但能够在成本、安全、稳定性三方面同时兼顾且具有显著优势,常温运行,充放电效率高,原材料安全、环保,非常适用于静置型规模电力储能领域应用,是最具发展潜力的规模储能技术。该项目从大容量本安型水系钠基储能电池单体设计的角度出发,贯通了核心正负电极材料制备、电极设计、模块电池组装和模块检测的工艺技术路线,解决了单体电池设计与制备、电池模块与系统设计等关键技术问题,所制备的单体电池循环寿命达到3000次以上,能量效率>85%。1. 电极材料设计与批量制备:锰基氧化物正极材料和磷酸盐类负极材料是目前文献中水系电池研究较多的材料,本安型常温水系钠基储能电池从实际应用角度出发,进一步对正、负电极材料进行掺杂等组分设计,降低合成成本,提出了电极材料采用多球堆积的微球形的微观结构设计,该设计具有较大的比表面积,从而电池具有较高的功率特性和电容,实现电池的预期复合特性。2. 多孔陶瓷结构电极的高粘性物料均匀分散、自动成型和连续制备:基于水系电池的特性,本安型常温水系钠基储能电池采用多孔陶瓷结构电极,通过对正、负电极的尺寸厚度等参数的设计制备,优化电极的正、负极有效配比、填充密度、孔隙率、强度等条件,提高电极的储能密度特性的同时保证电极的一致性,从而通过电极实现电池在充放电工作中,正负极的pH独立控制,防止腐蚀反应,以及实现电极的高堆积能量密度和电极在工作时离子浓度的独立性,抑制电池的水解反应。同时建立粘性粉体的干压成型技术路线,建立粉体自动称量、自动注料、自动成型的工艺路线。设计建立符合电极要求的材料配比、强度、孔隙率的控制技术,制备的极片在重量、强度等条件上具有长循环充放电和电池装配一致性的能力。3.积木化模块设计与组装:该项目独立设计了用于水系钠基电池储能系统样机的独立式、多层积木化的电池成组技术,由多个单体电池成组构成。在多层积木化电池模块结构中,通过一个电池壳体的盖子与另一个电池壳体的底槽的相互嵌套实现电池的集成成组,具有成本低、空间利用率高、安全性高和易于成组安装方便等特点,实现了电池模块样机的示范应用;4. 电池活化与快速检测技术:按照水系钠基电池的特点,该项目设计建立了特殊的活化技术。针对电池的一致性,建立电池在线检测技术,形成了完整的批量化检测系统与标准,实现可批量化在线检测。技术的难点在于,需要通过电池的型式试验项目清单,建立可量化的快速测试(尤其寿命)技术。建立在电池单元组装后可同步进行充放电策略,筛选不合格电池。使得电池通过设计的活化过程,在正常的运行中保持有效性能。成果盈利性:本安型常温水系钠基储能电池产品测算成本1500元/KWh,除铅酸电池外,低于其他电池产品,本安型水系钠基电池循环寿命(现阶段5年)远高于铅酸电池(2-3年),该电池产品具有良好的经济性。通过技术突破和产业提升后,储能产品价格在满足规模除能的基础上,产品成本接近或者低于抽水蓄能,将极大地推动我国储能产业的发展,提高我国储能技术的核心竞争力,产生巨大的社会和经济效益。成果持续性:基于已推出的第一代产品,目前研制团队聚焦于第二代本安型水基(钠)离子电池。关键技术中集中解决两大问题,首先要通过电解质改性升级、电极材料结构和理化性能优化升级,电池结构设计优化,集成成组模块的结构优化等方案,提升电池循环性能、能量效率等,压缩产品成本;其中核心电极材料和电解质对于电池产品容量的提升起到关键作用,尤其对提高电池容量和长循环性能。其次通过电池关键材料的低成本化和稳定性制备,通过工艺设计及路线优化,提高电池部件和电池组的一致性,提高电池材料利用率,降低产品成本。
[成果] 1800120674 上海
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:固体氧化物燃料电池(SOFC)是清洁、高效的天然气分布式热电联供技术,也是解决我国日益突出的能源与环境问题的关键技术之一。该项目——固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术在863计划、中科院知识创新工程领域前沿项目、工信部稀土专项等项目支持下,针对SOFC在实际应用中急需突破的技术难题,开展了从关键材料、核心部件、电池堆到系统集成的全链条研究,取得了一系列发明创造和创新成果。在单电池方面,发展了国内独具特色的“流延-层压-共烧结-丝印”电池生产技术,开发出100mm×100mm、130mm×130mm和200mm×200mm等不同规格的阳极支撑型SOFC单体电池产品;在电池堆设计与集成方面,开发出具有完全自主知识产权的微晶玻璃密封材料与柔性密封件设计以及双极板抗氧化涂层的低温烧结技术,形成300瓦、1千瓦和2.5千瓦等不同规格的电池堆产品;在系统集成方面,攻克天然气重整器、燃烧器和换热器等高温部件与电池堆的集成技术,成功研制出5千瓦SOFC热电联供系统原型机,并实现现场独立自热的演示运行,系统输出功率4.76 kW,发电效率为36.5%,综合能量利用率达74.6%,承担的“十二五”863计划课题“5kW级中低温平板型SOFC独立发电系统集成技术”顺利通过科技部组织的技术验收,技术水平处于国内领先地位。该研究成果“固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术”在SOFC关键材料、部件、电池堆和系统设计等方面申请国家发明专利51件(已授权17件),申请实用新型专利4件。成果创新性:(1)发明了基于超薄多孔氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜的电解质表面粗糙度调控方法以及纳米阴极流延贴膜技术,解决了阳极支撑半电池高温烧结扭曲变形和电解质穿孔以及阴极结构纳米化等关键技术难题,成功应用于200mm×200mm大面积电池的批量生产,提高了电池生产合格率、放电性能及冷热循环稳定性;(2)创新性地提出了高电导率MnCo2O4尖晶石材料的A、B位复合取代组成设计方法及纳米粉末的还原-氧化烧结技术,解决了电池堆中双极板抗氧化涂层的低成本制备与低温烧结等技术难题,成功应用于千瓦级电池堆,提高了电池堆输出功率的稳定性;(3)发明了基于调控热膨胀系数、耐水性以及金属界面润湿性能的SiO2-CaO-B2O3-Al2O3微晶玻璃材料组成设计新方法以及柔性玻璃密封件制备技术,开发出SOFC专用玻璃陶瓷密封材料,解决了电池堆组件热膨胀系数匹配问题,在国内率先实现了电池堆的多次冷热循环运行,并取得了低于2%/1000小时(累计运行3140小时)的电池堆输出衰减率。成果独占性:(1)单电池是SOFC发电系统最核心的基础单元,YSZ是最广泛应用的电解质材料,目前SOFC大多0.5-1mm厚的NiO-YSZ阳极作为支撑体,而YSZ电解质薄膜的厚度一般在10-20微米。多孔NiO-YSZ阳极和致密YSZ电解质生坯具有不同的烧结机制和热膨胀系数,这就极易导致NiO-YSZ阳极支撑YSZ电解质复合膜在共烧结过程中扭曲和开裂。而“固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术”通过筛选粉体的颗粒尺寸和堆积特性以及阳极造孔剂,提高两者的烧结收缩匹配性,尽可能地消除因收缩率不同而产生的应力;其次,该项目发明了基于超薄多孔氧化钇稳定氧化锆(YSZ)薄膜的电解质表面粗糙度调控方法,也就是在致密电解质薄膜上引入5微米厚的多孔YSZ薄膜,该薄膜既可以增加半电池生坯在烧结过程中的气体通透性,提升半电池的平整度和良品率,又可以增强GDC阴极阻隔层与电解质隔膜的结合强度,提升电池在冷热循环中的可靠性;此外,该项目发明了纳米GDC粉末与纳米阴极粉末的流延技术,提升了GDC阴极阻隔层的均一性,增强了阴极电化学活性位密度及催化性能,所开发的200mm×200mm大面积电池在750℃和氢气/空气运行条件下的峰值输出功率达到160瓦,最大发电效率突破60%;(2)电池堆是由单电池在垂直方向上通过双极板(含气体流场)、密封件、阳极集流件、阴极集流件等串联而成的,是SOFC发电技术迈向实际应用的关键。在常温集成过程中,连接板与阴极集流件、阳极与阳极集流件之间并未形成有效接触;在高温和加压条件下,玻璃密封件软化并适当收缩,一方面达到封接的目的,阻止燃料气泄漏和阴阳极之间相互串气,另一方面要确保相邻部件之间紧密接触,形成有效的串联结构。高的玻璃密封件收缩固然可以获得良好的界面接触,但是会导致密封失效;相反,低的玻璃密封件收缩可以获得有效封接,但是不能获得紧密的界面接触,因此,为保证电池堆组装的质量和重复性,提高密封和界面接触的可靠性,优化玻璃密封件材料和厚度、阴极集流件厚度、阳极集流件厚度以及封接温度和压力等参数。固体氧化物燃料电池分布式热电联供技术创新性地提出了高电导率MnCo2O4尖晶石材料的A、B位复合取代组成设计方法,通过自主发明的尖晶石粉末还原法与空气喷涂技术或浆料涂覆技术相结合制备合金连接板涂层,在800℃和空气中氧化1017小时,并经过10次热循环,其面比电阻稳定在3mW×cm2左右,表现出优异的高温电导性能及较好的稳定性;而未经涂膜的合金样品,采用银浆作为集电层,面比电阻却由最初的3mW×cm2升至22mW×cm2左右。此均匀可控的合金涂膜的制备,不仅可有效降低合金高温工作环境下的面比电阻,进而降低电堆内阻,更重要的是可有效的阻止合金氧化皮中Cr向阴极的扩散、挥发及沉积,从而提高电堆长期运行稳定性。此合金涂层技术方法简便,涂层质量和效率高,成本极其低廉。高温密封材料与密封结构是保证电池堆性能的关键。该项目发明了基于调控热膨胀系数、耐水性以及金属界面润湿性能的SiO2-CaO-B2O3-Al2O3微晶玻璃材料组成设计新方法以及柔性玻璃密封件制备技术,开发出SOFC专用玻璃陶瓷密封材料,该密封材料在2500小时的长期稳定性考察中,平均热膨胀系数在11.5-11.8×10-6/K(室温~750℃)之间,表明该密封材料可以解决电池堆组件之间的热膨胀系数匹配问题,而且在SOFC工作温度下具有优异的热稳定性。该技术开发的15片、30片和50片200mm×200mm电池堆在750℃和氢气/空气运行条件下的峰值输出功率分别为1500瓦、3200瓦和3800瓦,低功率运行条件下的最大发电效率分别为55%、52%和51%。这些电池堆进一步与天然气重整器、燃烧器和换热器等高温部件集成,形成独立自热运行的SOFC热电联供系统,系统输出功率4.76 kW,发电效率为36.5%,综合能量利用率达74.6%。成果盈利性:SOFC是清洁、高效的天然气分布式热电联供技术,一次发电效率可以达到50%-60%(传统火力发电技术的电效率一般在24%-35%),综合能量利用率更是高达80%以上,可以应用于家庭热电联供、优质供电电源、楼宇电站和大型固定式电站等,其成功应用对于解决电力供给与环境保护等问题具有重大意义。SOFC膜电极材料主要有钇、铈、钆、镧等稀土元素构成,SOFC热电联供系统的规模化应用也将极大地推动稀土资源在高端零部件和元器件领域的应用。此外,SOFC的产品制造还可带动上下游产业发展,包括材料、电子、制造、制氢、煤气和天然气等产业的发展,提供新的社会经济增长点和就业机会,社会和经济效益显著。成果持续性:该项目执行期间,建立了一支从材料设计优化到工程化应用开发的年轻有活力、具备自主创新能力的高水平SOFC研发团队,不仅在第二代阳极支撑SOFC发电技术工程化开发取得重要进展,而且针对前瞻性的第三代高效低温(低于600℃)SOFC和第四代高强度金属支撑SOFC等进行了卓有成效的探索研究。提出了第三代LSGM薄膜电解质单体电池的一体化结构设计,开发出高效率、高性能LSGM薄膜电解质低温SOFC,钮扣电池在600℃和0.7V下的峰值输出功率为1.2 W/cm2,并进一步实现了LSGM一体化电池的尺寸放大,开发出100*100mm2的LSGM一体化电池,并组装了百瓦级的低温电池堆,在650℃和氢气/空气条件下获得了85-100瓦的功率输出。发展了高强度、高功率的金属支撑一体化电池,采用多孔合金(430L)作为电极催化剂载体有效弥补了高活性催化剂材料电子电导偏低的短板,以Ni-SDC-430L为阳极、SmBa0.5Sr0.5Co2O5-430L为阴极,YSZ为电解质的单电池在600℃时峰值输出功率达到1.2W/cm2
[成果] 1700510487 河南
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:1、主要技术内容:该项目通过①研究溶铜技术、改良溶液制备工艺、创造新型过滤技术,来提高溶液的洁净度,降低6~12μm锂电池用铜箔的粗糙度;②研究生箔技术,发明和优化特殊添加剂配方,制备不同厚度的锂电池用电解铜箔;③研究表面钝化处理新技术,即将聚乙二醇等四种添加剂混合加入植酸溶液中,在一定条件下进行钝化处理。通过以上研究,得到锂电池用铜箔无铬抗氧化技术,该技术满足锂电池铜箔的高温防氧化性能需求,即140℃条件下在恒温烘箱中放置15min不变色。达到目前该公司的Cr6+防氧化处理效果,且产品抗拉强度、延伸率、粗糙度及亮度等内在指标达到均一稳定,该技术是一种理想的无铬绿色工业技术。无铬钝化技术,一方面替代有毒六价铬,减少废水排放,提高产品环境友好度,利于环保,具有良好的经济效益和社会效益;另一方面,无铬钝化工艺流程简单、操作方便,降低了生产和操作成本,有效提高企业竞争力,在电解铜箔领域应用前景广泛。2、授权专利及论文情况:①项目实施过程中获得授权实用新型专利10项。②项目实施过程中发表核心论文一篇:李应恩,樊斌锋,王建智,韩树华,锂电池用铜箔无铬防氧化技术的研究[J].中外企业家,2016,(18)。3、技术经济指标:名义厚度:6-12μm;毛面粗糙度(Rz):0.8-2.0μm;抗拉强度:≥280MPa;延伸率:≥5%;高温抗氧化性能:140℃/15min(在140℃烘箱持续放置15min无变色)。4、应用推广情况:项目实施过程中制定企业标准1项,形成一套完整的企业技术标准,拥有自主知识产权,项目通过河南省科技成果鉴定,技术水平达到国际先进。经过近4年的不断调试研发,产品性能与质量可与国外日本、韩国媲美。现已批量生产并投放市场。目前,比亚迪、ATL新能源、海四达、LG化学、松下电工等企业已与该公司建立了战略合作伙伴关系。5、效益情况:2013年11月份开始进行“锂电池用铜箔无铬抗氧化生产技术”项目的技术开发,当年试生产产品20吨;外送中山天贸等客户进行小批量产品测试试验;2014年经过反复试验,提质调试,全年试生产5171吨,送比亚迪、ATL、天津力神等客户使用,反馈质量性能均一稳定;2015年进一步优化工艺参数和配方,成品率达75%。在此基础上,2016年通过技术攻关、设备改造,独立出两个生产系统,进行锂电池用铜箔无铬抗氧化生产技术生产,成品率78.29%。自2013年至2016年底共生产电池箔23551吨,近三年累计实现产值295953万元,实现利税25677万元。
[成果] 1700510511 河南
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:随着中国经济的高速发展,能源危机、环境危机所带来的供需矛盾越来越突出。项目紧跟国家政府关于构建资源节约型、环境友好型和谐社会的方针政策,研发具有比容量高、循环性能好的绿色环保可充电锂离子电池,弥补当前中国在相关技术领域的不足,打破目前国际和国内市场被国外厂商掌控的局势。该项目实施地淅川县地处南水北调中线工程核心水源地这一特殊区位。在立项过程中,已经过严格的环评和安评,达到国家特别重要的水源地工业项目的要求。经河南省科技厅组织有关专家鉴定,项目达到同类技术的国内领先水平。1、主要技术内容:(1)高容量高压实磷酸铁锂正极材料的规模化工业生产:优化锂、铁摩尔比,通过采用多次压实和烧结的方法,有效提高磷酸铁锂压实密度、电化学克容量和循环性能。(2)高容量三元正极材料的规模化工业生产:优化氢氧化镍钴锰三元前驱体和碳酸锂配比作为主原料,并掺入钛、镁、铝作为添加剂,优化三次的烧结和在烧结以后的处理工序,有效提高三元材料压实密度、电化学克容量、循环性能、高温存储及安全性。(3)制备可粘性电池隔膜:采用热熔胶、工程塑料、增粘剂、无机填充料等规模化工业制备具有多微孔、高温下稳定,以及能够粘接到电极表面等诸多优点的电池隔膜。(4)高性能锂离子动力电池产业化:以上述研发的正极材料、隔膜为主,优选国内外其它材料,实现高性能锂离子动力电池的规模化生产。2、授权专利情况:已授权专利8项,其中发明专利6项,实用新型专利2项。3、技术经济指标:该项目涉及磷酸铁锂材料、三元材料、电池隔膜和锂离子电池的制备等多项研究内容,其技术经济指标分别为:磷酸铁锂材料:粒径D50:0.5-3um;克容量(1c充放)≥143mAh/g;循环(18650型0.5c充1c放)≥1500次容量保持不低于80%;振实密度≥0.6g/cm3;比表面积<16.0m2/g。三元材料:粒径D50:5-15um;克容量(0.5c充放)≥153mAh/g;循环(18650型0.5c充1c放)≥500次容量保持不低于80%;振实密度≥2.4g/cm3;压实密度≥3.5g/cm3;比表面积≤1.0m2/1g。锰酸锂材料:粒径:5-25um;克容量(0.2c充放)≥110mAh/g;循环(18650型0.5c充1c放)≥500次容量保持不低于80%;振实密度≥1.8g/cm3;压实密度≥2.8g/cm3;比表面积:0.5-1.5m2/g。锂离子电池:室温放电容量(1c放)为额定容量的100-110%;循环:0.5c充1c放循环1600次容量保持80%以上。倍率:0.5c充3c放放电容量不低于初始容量的95%。高温(55℃)放电容量:0.5c充1c放容量保持率≥95%;低温(-20℃)放电容量:0.5c充1c放容量保持率≥72%;安全性要求:振动、机械冲击、跌落、挤压、温度冲击、过充、过放、短路、过温均符合要求。4、应用推广及效益:该成果围绕动力型及能量型相继开发了系列高倍率电动工具电池、三元汽车动力电池、磷酸铁锂汽车动力电池及能量型电池,广泛应用于电动汽车、数码、电器、灯具、储能产品等领域。产品已畅销广东、湖南、湖北等10多个省市,近三年已产生直接经济效益6433.54万元,实现了经济效益与社会效益的共赢。
[成果] 1700240726 广西
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:该发明属于电解技术,特别涉及一种能够用于二氧化锰电解的悬浮剂。碱锰电池的放电过程主要受反应动力学控制,因此二氧化锰的微观孔隙特性对电池的放电过程有决定性的影响。电解悬浮剂是一种用于提高电解液分散性,以提高改善电解效果的添加剂。电解悬浮剂的品种、形态、粒度等特性对电解二氧化锰的孔隙特性和放电性能具有很显著的影响,通过使用新型的悬浮剂能够改善产品的物化性能和孔隙特性,有可能大幅提高产品的重负荷放电性能。日本JMC公司以及国内部分企业采用电解二氧化锰或天然二氧化锰细磨成悬浮剂后,实际上使用的效果并不理想,主要原因是微米级的二氧化锰颗粒有比表面能,往往要相互聚集达到稳定状态,形成了团聚现象,但这种团聚到一定程度时,颗粒也不会再增大。在高温条件下,同时受水压的影响和从底部通入的蒸汽的作用,悬浮剂在溶液中易发生不均匀的情况,电解时,电解槽下部的部分悬浮剂很难分布,而只有中上部才有悬浮剂的分布,导致电解效率的不一致。该发明的目的是:提供了一种分散性、悬浮性好,可以有效提高产品均匀性的二氧化锰电解悬浮剂。该发明的技术方案是:一种二氧化锰电解悬浮剂,其由二氧化锰和四氧化三锰混合研磨而成,其中,二氧化锰和四氧化三锰的质量比在1:1~1:10,二氧化锰与四氧化三锰的混合后细磨的粒度在0.1μm~5μm。所述二氧化锰和四氧化三锰混合浓度在10~100mg/L。该发明的技术效果是:该发明电解悬浮剂加入电解液后,二氧化锰和四氧化三锰形成的颗粒比重大于单纯二氧化锰或四氧化锰颗粒,而且由于四氧化三锰的分子较重,因此更容易下沉,在电解液内分布更为均匀,从而使得电流分布均匀,提高了产品各部位电解效率的一致性。
[成果] 1700240358 广西
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:在锂离子电池(组)的研究开发中,提高使用安全性问题一直是研究的重点。锂离子电池是以锂离子的储存与释放为电能转换介质。由于金属锂的化学活性极强,加上电池内部使用了可燃性的有机溶剂,锂离子电池如果发生过充电、过放电、外部电路短路或放电电流过大时,电池很容易出现膨胀、漏液甚至爆裂等异常现象,从而导致电池性能恶化甚至失效。如何延长电池使用寿命、提高电池的能量效率和运行可靠性,是锂离子电池研究的热点,尤其是电动汽车产业亟待解决的关键问题之一。要提高锂离子电池使用的安全性,除了合理选择电池本身电极材料和整体结构外,还必须通过电池组外围的集成电路(IC)对电池进行有效的保护和管理。提出高效的数字和模拟电路协同考虑的低功耗设计策略,即基于负载驱动的动态功耗管理技术。当系统正常工作时,基准模块正常工作;当系统处于“待机”状态,关闭基准源中的部分模块,实现了动态功耗管理技术应用。建立了二维导通电阻模型,提出基于衬底偏压电场调制的薄层硅基LDMOS高压器件新结构,通过在P型衬底背面注入N+薄层, 衬底反偏电压的电场调制作用重新分配体内电场, 与常规LDMOS相比,该结构击穿电压提高97%。提出高阶温度补偿基准源,基于温度特性开口方向相反进行补偿,相比一阶补偿常规结构精度提升提高10多倍。实现低功耗、高可靠性锂电池组保护IC 的前后端设计,其主要电学指标达到或优于市场先进同类产品(MAXIM 公司的MAX1665X)。锂离子电池组保护IC能保证电池的安全使用和延长电池的寿命,低功耗、高可靠性是当今电池保护IC的发展趋势,更是满足应用的必然要求,其研究具有重要的实用价值。
[成果] 1700390007 青海
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:该项目针对储能领域应用和需求特点,在已有磷酸铁锂电池制造技术基础上,开展针对性机构设计和工艺研究。以公司自主研发攻关为主,同时加强企业间联合和产学研合作,与拥有专利的同类企业以及大学和科研机构结成专利联盟,开发磷酸铁锂储能电池专利池,从而通过强强联合,壮大自身实力,抢占市场先机,赢得竞争主动权。成果达到国内先进水平。
[成果] 1700630010 湖北
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:锂离子电池因性能优异而成为最广泛使用的电动汽车及电子产品的储能装置,但其与未来电动汽车和电子产品对电池能量密度的需求尚有很大差距。自1990年索尼公司将锂离子电池实现商品化以来,在产业界和学术界持续、深入的研究下其性能得到了大幅提升,使锂离子电池成为目前应用障碍最小的储能体系。然而,随着电动汽车、智能电网及其它大规模储能市场需求剧增,对锂离子电池的能量密度、安全性及制造成本等方面均提出了更高的要求。目前,商品化正极材料(如钴酸锂、三元材料、锰酸锂、磷酸铁锂)倍率性能均不够理想,导致电池功率密度不能满足电动汽车的发展需求;商品化石墨负极材料却因可逆容量偏低而成为制约电池能量密度提升的重要因素。因此,具有高可逆容量和高倍率性能的新型电极材料已成为下一代锂离子电池成功应用的关键。项目研究内容主要涉及高倍率性能锂离子电池正极材料、高容量负极材料结构设计、制备及储锂机理分析:(1)采用水热-烧结法制得一种新型钒酸锂负极材料,通过分析其嵌脱锂过程中的结构演变规律提出了“电化学重构”模型;(2)采用静电纺丝法制得了具有高容量和优异倍率性能的钴酸锌纳米管负极材料,丰富了一维氧化物材料的结构设计方法;(3)通过掺杂(包覆)改性磷酸铁(钒)锂、硅酸铁锂正极材料,在确定掺杂(或包覆)元素存在形态的基础上阐述了材料的高倍率性能改善机制;(4)首次将活化天然石墨作为单一碳源进入碳热还原法合成磷酸铁锂材料工艺中,解决了磷酸铁锂材料/碳正极材料中碳还原活性和包覆碳石墨化度难以同时提高的矛盾。研究工作获得了国家自然科学基金、国家杰出青年基金、湖北省杰出青年基金、教育部重点等项目的资助,研究结果在Journal of Material Chemistry、The Journal of Physical Chemistry C、ACS Applied Materials & Interfaces等刊物上发表SCI论文50余篇,论文被Advanced Materials、Journal of American Chemistry Society等刊物引用1500余次;研究成果获授权发明专利12项,并获得了“湖北高校十大科技成果转化项目提名奖”1项。
[成果] 1700630186 湖北
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:燃油燃气燃烧过程中能源转换效率高低决定Cox、Nox等超标氧化物的排放;其产物中的氧含量精确实时测量可用于优化能效管理,实现环保监测与节能减排。中高温下氧测量是环保领域能否达到“国六标准”的瓶颈技术;该环境中固体氧化物基氧测量原理公认,但由于热-电-气多场耦合,要实现高精快速稳定氧测量,需解决基体微观结构评价、阻抗分析与温度测控等挑战性问题。在国基金、科技部“863”、教育部人才等项目资助下,项目组发明了中高温下固体氧化锆基高精快速氧测量技术,属于环保与信息科学领域。主要发明为:1.氧化锆基体微观结构优化方法。精确描述了固体氧化锆基体导电过程中氧含量与放电电流的映射关系,发明了量子衍生图像分割技术,实现了氧化锆基体孔隙率40%均匀分布的最优微观结构参数,提升了基体结构稳定性及电特性获取速度与精度。2.高精度氧含量表征与测量技术。揭示了基体三相界面阻抗谱呈分数阶电特性规律,发明了热电耦合高精度分数阶建模与控制技术,实现了奈奎斯特(Nyquist)图表征基体阻抗模型精度0.01μmxcm2,测控精度比现有整数阶提高2倍。3.封装基体温度分布获取技术。针对基体中高温封闭且温度不可直接测量问题,发明了温度观测技术,实现了基体温度梯度小于8℃/cm、电特性效应性能衰减率为0.81%/1000h,突破美国能源部固态转换联盟(SECA)发布标准(梯度小于10℃/cm,衰减率小于1%/1000h),提升基体寿命与测量精度。4.宽域车用氧测量器件与标定技术。开发了固体氧化锆基车用尾气氧测量方法及系统,实现氧测量精度0.05%和动态响应速度30ms,突破中高温氧测量的国际最高水平0.2%和50ms;并将该技术用于固体氧化物基燃料电池(SOFC),创造了国内最好发电效率46.5%的纪录。获发明专利20项,其中固体氧化锆基体电特性分数阶模型控制专利是中国唯一相关专利,美国仅有2项同类专利;发表IEEE和Elsevier等数据库国际权威期刊论文30余篇;所发明技术推广应用中,近三年为企业新增利润1.5亿元,利税0.29亿元,打破了Bosch等国际领域巨头垄断,成为国内领军实体。
[成果] 1700670025 重庆
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:能源危机与环境污染迫切需要清洁、高效、安全、环保的动力电源。燃料电池因其高转换效率,污染低、无机械震动、噪音低、可靠性高等优势性能而可广泛地应用于交通运输、电源及军事等领域,是后石油时代的理想动力电池。针对燃料电池面临的关键科学与技术问题,在国家自然科学基金等项目的支持下,完成人团队开展旨在提高燃料电池气体多孔电极传质与催化反应效率的基础科学问题研究,阐明了电极组成、结构与性能间的关系,并由此发展了拥有中国自主知识产权和原创性的气体多孔电极制备方法。主要取得的科学发现点如下:揭示了“氮掺杂石墨烯分子结构-电导率-氧还原催化活性”间的关联,开发了基于扁平纳米反应器选择性高效制备平面氮掺杂石墨烯的新技术,发明了盐重结晶固形法宏量制备高性能氮掺杂碳催化剂新方法,实现了廉价、高性能的氮掺杂碳催化剂的宏量可控制备。发现了对氧还原具有特别催化活性的MnO<,2>晶型及诱导形成该晶型的本质原因,揭示了氧化物结构与活性间的关系,建立了结构对催化活性的调控机制。完成人合作撰写的《电催化》一书获得了中国石油和化学工程联合会“科技进步三等奖”。发展了催化剂与其载体间的协同增强机制,建立了载体对催化剂颗粒的锚定理论以及关于负载型PtM合金催化剂完整的催化作用理论体系,为开发高效、长寿命催化剂提供了理论基础。开发了离子交换-电化学还原方法,设计出具有丰富三相界面结构的有序化三维气体多孔电极,有效提高了催化剂的利用率,节约了95%的铂,为设计低铂载量、高铂利用率的电极提供了一条新思路。利用“相似相溶原理”,在膜电极微通道表面修饰加入憎水且富氧油相,设计制备出具有有序气体传输通道的抗水淹型催化气体多孔电极,使传统燃料电池输出功率从0.6W·cm-2提升到1.2W·cm-2。该系列成果入选中国化学会“高速发展的中国化学1982-2012”电化学领域代表性成果。项目的8篇代表性论文SCI他引997次,发表在化学、化工学科Chem.Soc. Rev. (IF=38.618)、J. Am. Chem. Soc. (IF=13.858),及Angew. Chem. Int. Ed (IF=11.994)等顶级期刊中,ESI前1%的高被引论文6篇,入选“2015年度中国百篇最具影响力的国际学术论文”1篇,20篇主要论文SCI他引1493次。
[成果] 1800120383 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:针对储能电池所要求的长循环寿命的需求,利用负极成膜添加剂和电聚合化合物混合使用,探索添加剂分子结构对锰酸锂电池体系循环性能的影响规律,最终获得适用于锰酸锂系电池的高性能电解液体系的优化配比。开发适合该课题组研发出的锰酸锂三元复合正极材料及相应电解液的理想电池制造工艺,最终得到适合储能用的锰酸锂系储能锂离子电池。锰酸锂系储能用锂离子电池达到以下技术指标:单体循环寿命大于3000次,成组循环寿命大于2000次。研究开发出锰酸锂系锂离子电池的成组配套技术,特别是针对储能应用特点的电池管理系统(BMS)。开发生产储能用UPS备用电源系列产品,并进行500千瓦时储能系统示范。
[成果] 1800120387 辽宁
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:该项目针对低成本、长寿命的车用燃料电池需求,开展“燃料电池基础材料与过程机理研究”,包括:新型低铂催化剂的研究与开发、非贵金属催化剂催化机理及性能研究、碱性聚合物电解质研究、新型酸性聚合物电解质膜的研究、高效膜电极结构设计与制备技术、金属双极板涂层改性材料及制备技术、低温及杂质环境适应性研究、电堆工程、结构及过程研究,探索、揭示并验证燃料电池的电化学核心机理,研制高功率密度、低铂载量和长寿命的材料工艺和配方,重点解决核心材料的微观结构与其性能、稳定性、老化机理之间的构效关系,关键部件的制备方法对电池寿命的影响机制,低温与杂质环境适应性,流场结构及水管理过程的优化设计等关键科学与技术问题,掌握批量制备燃料电池所需的关键电化学材料的关键技术,为突破高功率密度燃料电池电堆的设计和制造工艺提供理论支持。通过上述问题的解决,探索新一代车用燃料电池新材料和新体系,并进行电堆验证,形成具有完全自主知识产权的材料制备技术,突破车用燃料电池性能、成本与寿命等技术瓶颈,提高我国车用燃料电池技术的国际竞争力。
[成果] 1700440188 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:该项目开发的高能量密度及高功率电动汽车用锂离子电池3.7V34Ah采用方形铝壳结构、改性三元正极材料、改性石墨负极等多项新工艺、新技术,主要性能指标优于国家标准要求,提升产品的质量,提升产品市场的竞争能力。产品适用于电动汽车配套电源,有效解决了电动汽车对高性能动力电池产品的需求难题,为中国社会经济的可持续发展及环保事业的发展起到很好地推动与促进作用,具有十分良好的市场前景。
[成果] 1700440237 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:横店集团东磁股份有限公司是一家拥有磁性材料、新能源等多个产业群的高新技术民营企业,公司于2009年起,开始进军太阳能电池行业,成立太阳能事业部。中国是个发展中国家,由于历史的原因,人口多、底子薄,中国石油、天然气资源相对不足,为减少对煤、石油能源的依赖,转向绿色可再生能源是人类真正的福祉,应积极开发生物质能和其他可再生能源,太阳能是课题组可使用的能源中一次性转换效率更高,并且使用简单、可靠、又经济的新兴能源,具备十分独特的优势。横店东磁的《156高效单晶电池》产品主要性能体现在电池片的转换效率,总体平均转换效率20%,高的转换效率对应着高的电池片功率,相应的对应着电池片的发电状况,应用于高效率的组件市场,主要面对的是一些高端客户。
[成果] 1700440271 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:太阳能及电能远红外烘房,包括烘房本体以及燃气管,所述烘房本体侧面设有控制箱,所述烘房本体上端设有与所述控制箱相连接的光敏传感器以及若干伸缩式液压杆,所述伸缩式液压杆上端通过万向器连接有太阳能电池板,所述太阳能电池板连接有电加热器和变频器,所述变频器连接有热风循环风机;所述燃气管一端延伸至所述烘房本体内,所述烘房本体内设有若干与所述燃气管相连通的红外燃烧装置;所述控制箱还连接有电网、温度传感器以及湿度传感器;所述烘房本体上设有与所述控制箱相连接的排气装置。
[成果] 1700440055 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:蓄电池行业中的电池盖板需要灌胶处理,点胶工序一般采用人工或者半自动点胶,作业效率较低,且因人为操作因素导致点胶的效果不够理想的情况也时常出现,再加上各类电池型号不同尺寸不等,胶水也会有浪费现象。4500型桌面式多功能自动点胶机,在注胶方式和增加了喂料座两方面进行了改进。在原有产品的基础上,经过研发人员半年多的努力,该产品已经圆满的完成了相关的技术指标:20AH蓄电池,要求≥800只/小时,实测1300只/小时;出胶比例自由调控,要求配比误差小于±3%,出胶量一次控制在0.5ml-50ml,出胶定量误差小于±3%,实测-1.3%~+1.7%;噪声,要求不大于85dB(A),实测76.2dB(A);380 VAC/50 Hz,2.5kW,工作介质为过滤并干燥的压缩空气,介质压力:0.5±0.1MPa,实测均符合要求。并且实现销售额568万元,利税117.8万元。
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