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項(xiàng)目成果/簡介:目前鋰離子電池的能量密度已經(jīng)越來越不能滿足其在電動(dòng)汽車、智能手機(jī)和大規(guī)模儲(chǔ)能方面的應(yīng)用。鋰離子電池的能量密度低主要是因?yàn)樗捎玫恼?fù)極材料的比容量較低，尤其是負(fù)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(yè)化前景的負(fù)極材料為硅基負(fù)極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據(jù)招商證券預(yù)計(jì)，硅基負(fù)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(yè)化應(yīng)用，較大的體積變化導(dǎo)致極片碎裂以及電解液在材料表面持續(xù)分解，從而造成其循環(huán)性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性較差，從而導(dǎo)致硅基負(fù)極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負(fù)極材料這兩大缺點(diǎn)是普及硅基材料在鋰離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵。 陳永勝教授課題組結(jié)合在納米技術(shù)和石墨烯材料領(lǐng)域的專長，經(jīng)過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業(yè)化的工藝技術(shù)制備了石墨烯包覆的硅基負(fù)極材料，主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：1）采用獨(dú)特的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的納米技術(shù)將大粒徑的硅粉進(jìn)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(fù)極材料循環(huán)性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發(fā)揮了石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、機(jī)械性能優(yōu)異、電化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，改善了材料的鋰離子擴(kuò)散性能和電子導(dǎo)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(yīng)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(jìn)一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，極大地提升了循環(huán)特性。效益分析:陳永勝教授課題組發(fā)明的石墨烯包覆硅基負(fù)極材料，從制備過程上講，具有工藝簡單、成本低廉、易工業(yè)化的特點(diǎn)；從性能上講，具有比容量高、穩(wěn)定性好、壓實(shí)密度大等優(yōu)點(diǎn)，與高比容量正極組成的鋰離子電池的能量密度是當(dāng)前商業(yè)化鋰離子電池能量密度的數(shù)倍以上。

目前鋰離子電池的能量密度已經(jīng)越來越不能滿足其在電動(dòng)汽車、智能手機(jī)和大規(guī)模儲(chǔ)能方面的應(yīng)用。鋰離子電池的能量密度低主要是因?yàn)樗捎玫恼?fù)極材料的比容量較低，尤其是負(fù)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(yè)化前景的負(fù)極材料為硅基負(fù)極材料，其理論比容量為 4200 mAh/g，是石墨的十倍以上。據(jù)招商證券預(yù)計(jì)，硅基負(fù)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(yè)化應(yīng)用，較大的體積變化導(dǎo)致極片碎裂以及電解液在材料表面持續(xù)分解，從而造成其循環(huán)性能劇烈下降。另外，硅基材料為半導(dǎo)體，其導(dǎo)電性較差，從而導(dǎo)致硅基負(fù)極材料的倍率性能較差。如何解決硅基負(fù)極材料這兩大缺點(diǎn)是普及硅基材料在鋰離子電池應(yīng)用的關(guān)鍵。 陳永勝教授課題組結(jié)合在納米技術(shù)和石墨烯材料領(lǐng)域的專長，經(jīng)過近 10 幾年的研究，采用低成本的原材料、易工業(yè)化的工藝技術(shù)制備了石墨烯包覆的硅基負(fù)極材料，主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)包括：1）采用獨(dú)特的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的納米技術(shù)將大粒徑的硅粉進(jìn)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(fù)極材料循環(huán)性能差的問題；2）石墨烯包覆則充分發(fā)揮了石墨烯導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、機(jī)械性能優(yōu)異、電化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，改善了材料的鋰離子擴(kuò)散性能和電子導(dǎo)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(yīng)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(jìn)一步減緩了充放電過程中硅的體積變化，維持材料結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，極大地提升了循環(huán)特性。

本技術(shù)成果是依托北理工空間生命創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，圍繞抗體藥物研發(fā)、抗體工程和個(gè)體化診療等領(lǐng)域中抗體蛋白測序的迫切需求，將高精度生物質(zhì)譜儀器與計(jì)算生物學(xué)算法融合開發(fā)了無需細(xì)胞系或DNA而直接對(duì)抗體蛋白進(jìn)行測序的技術(shù)，是具有全鏈條自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代抗體測序技術(shù)。

化學(xué)儲(chǔ)熱利用化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱，儲(chǔ)熱密度高，能長時(shí)間儲(chǔ)熱無損耗，是新一代儲(chǔ)熱技術(shù)。還能夠提高熱能品位，可用于取暖和工業(yè)用熱。本技術(shù)是授權(quán)專利技術(shù)，創(chuàng)新性和先進(jìn)性突出，市場前景廣闊，可為碳中和目標(biāo)保駕。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、技術(shù)分析 太陽能的不連續(xù)性造成無法應(yīng)用，利用儲(chǔ)熱技術(shù)儲(chǔ)存太陽能就可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)供熱，解決這個(gè)問題。熔鹽儲(chǔ)熱已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，但是儲(chǔ)熱密度低，熱能損失高，儲(chǔ)熱時(shí)間小于10小時(shí)。化學(xué)儲(chǔ)熱利用化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱，儲(chǔ)熱密度高，能長時(shí)間儲(chǔ)熱無損耗，是新一代儲(chǔ)熱技術(shù)。還能夠提高熱能品位，可用于取暖和工業(yè)用熱。本技術(shù)是授權(quán)專利技術(shù)，創(chuàng)新性和先進(jìn)性突出，市場前景廣闊，可為碳中和目標(biāo)保駕。 新一代跨季儲(chǔ)熱材料的性能顯著優(yōu)于同類技術(shù)，性能如下： 1）儲(chǔ)熱密度，每噸360 kWh (水的儲(chǔ)熱密度約58 kWh)，是水的5.8倍。 2）簡單密封，長時(shí)間保存無熱能損失。 3）儲(chǔ)熱材料成本每噸< 1000元。 4）設(shè)備投資 約50元/kWh。

適用于公共機(jī)房、實(shí)訓(xùn)室、3D機(jī)房、語音教室、多媒體教室、電子閱覽室、教師辦公、各類考試等大規(guī)模、復(fù)雜混合場景，滿足各專業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、研究探索型實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用需求。

本技術(shù)屬建筑加固新材料領(lǐng)域。建筑加固工程結(jié)構(gòu)膠對(duì)于建筑加固市場的需求越來越大，經(jīng)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，長期潛心研究，研制而成新一代系列產(chǎn)品。加固結(jié)構(gòu)膠已用于粘鋼加固、植筋錨固、裂縫封閉、碳纖維粘結(jié)和石材干掛等完整體系。

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