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    柴油機排煙熱管溴化鋰制冷機
    我國是一個能源消耗大戶,能源利用率還不高,平均不到30%,而在一些工業較發達的國家已達40%以上,有的已超過50%。我國每年生產的用于工業爐的煙氣和化工系統反應等廢熱回收設備回收的廢熱約為60萬千瓦,其中三分之一的廢熱回收后是用于生產的,三分之二是用于廢熱鍋爐產生蒸汽的。通常的廢熱回收都是采用廢熱鍋爐利用廢熱生產蒸汽或熱水。由廢熱鍋爐生產的蒸汽或熱水在冬季用于取暖和生活用水,但在夏季蒸汽和熱水就用不完了。
    低能耗/低成本/高性能鋰離子電池材料的研究與設計
    ●項目簡介:
    環境污染和能源危機已經成為阻礙當今社會發展的兩大問題。為了實現經濟和社會的可持續發展,迫切需要改變目前對化石能源的過度依賴的現狀。太陽能、風能和海浪能等代表了可利用的新一代能源,但是這些能源在時間和空間上都存在區域性和間歇性的特點,因此亟需能量儲能介質。與其他電池相比,鋰離子電池具有無記憶效應、對環境污染小、電壓高、比能量高、自放電率低、充電速度快、充放電壽命長等優點。如今,鋰離子電池已廣泛應用于電子器件、便攜式小電器以及航空航天和軍事領域中。
    鋰離子電池正在逐步走向電動汽車領域及大容量的儲能電源利用,對傳統鋰離子電池的材料及技術進行改進、優化是當今的研究熱點。我們基于傳統固相法制備研究不同焙燒氣氛對產物的影響,同時設計開發了纖維素輔助燃燒法、濾紙模板法和靜電紡絲技術制備一系列納米電極材料。
    固相法是工業中比較成熟制備大規模產品的方法,但是由于通常需要較高的焙燒溫度使反應進行,這導致傳統的固相法合成的粉體顆粒粒徑較大,并且成相組分不均勻。針對以上技術缺陷,我們在固相法的基礎上進行改進,首先引入高能球磨利用球磨過程中提供的機械能令反應物均勻地混合,并同時在室溫下引發相反應,因此可以有效的降低反應溫度。該技術已用于正極材料LiFePO4和負極材料Li4Ti5O12的制備,有效抑制了晶體的生長。同時,在引入高能球磨的基礎上,我們對焙燒過程中的氣氛進行了控制,發現相較于空氣和氮氣,還原性的H2/Ar氣氛對Li4Ti5O12的成相更有力,能在較低的溫度下成相,并將部分Ti4+還原為Ti3+;NH3氣氛同樣可以降低焙燒過程中晶體成相溫度,并對材料進行氮摻雜。兩種氣氛都能在抑制晶粒生長的同時提高材料的導電性,最終獲得性能優異的電化學材料。
    實驗室利用天然棉花孔道為微反應器,采用纖維素輔助燃燒法制備了納米結構的電極材料,如Li4Ti5O12,LiFePO4,LiMn2O4等。其中,通過這種方法制備得到的Li4Ti5O12比容量高達170~175mAhg-1,接近材料的理論比容量(175mAhg-1)。在制備Li4Ti5O12的過程中,我們分別采用低成本的商業化銳鈦礦和金紅石TiO2代替成本較高的鈦酸四丁酯為原料,通過技術改進和優化,制備合成了納米尺寸的Li4Ti5O12。
    隨著科技的發展,人們已經不滿足于傳統的電池及電子設備,可彎曲、可折疊的柔性電子設備的研發受到廣泛關注。而傳統的電極材料如TiO2,Li4Ti5O12等,其本身是不可彎曲的,這使得它們很難制成柔性的薄膜。我們利用模板法和靜電紡絲技術制備了一系列柔性的自支撐電極材料。模板法是一種常見的用于制備特殊形貌的納米材料的方法,但常見的模板都存在價格高昂、批次產量少不利于生產放大等缺點。我們采用價格低廉的濾紙為模板,通過簡單的水煮將活性材料和濾紙纖維相復合。該方法工藝簡單、成本低廉且易于工業生產的放大,濾紙碳化后的碳纖維網絡有效提供了電子導電路徑,提高了材料導電性。同時,作為自支撐材料,在無需添加粘結劑和導電劑的情況下可直接用作電極材料裝配電池。我們利用該方法分別制備了自支撐的銳鈦礦TiO2,尖晶石Li4Ti5O12以及高性能的原位復合碳紙多孔MgO-CaO-SnOx納米方塊結構的電極材料。靜電紡絲技術是利用高分子流體霧化成微小射流在靜電場中沿設定方向運動并發生固化,最終在集流器上聚集成膜的技術。我們利用該技術成功制備了柔性的可彎曲的碳薄膜電池,TiO2薄膜電池以及高比容量的VOx薄膜電池。
    ●應用前景:
    1. 政策扶持
    我國是全球第二大CO2 排放國,原油對外依存度高達48%,原油消費中60%是交通用油,中國必須降低對進口原油的依賴,減少碳排放。推廣使用新能源汽車,是我國經濟轉型的戰略選擇,是中國必須要走的發展路徑,中國必將加大投入來扶持動力電池行業及其相關部件、正負極材料的發展。據了解,由科技部牽頭聯合國家相關部委連續三年,每年在十個不同城市分別投放1000輛混合動力汽車作為示范應用,以此來帶動鋰電池的發展及相關零部件和整車技術的提高。
    2. 高性能電極材料是動力電池的重要組成部分
    動力電池是新能源汽車產業鏈中技術最核心,利潤最豐厚的一環。而電極材料則是動力電池的重要組成部分,其性能很大程度上會影響整體電池的性能。對于優質電極材料的需求正是行業發展的最佳動力。而好的電極材料必將能夠得到市場的認可,從而迅速占領市場。
    3. 鋰電池產業鏈的不斷發展
    隨著鋰電池技術的進一步成熟及成本的下降,加之全國充電站網絡的逐步建立,以鋰電池為主要動力的混合動力汽車乃至純電動汽車將迎來廣闊的發展前景。在整個行業的發展中,各個產業有著互相推動的作用,相關產業必然會為負極材料的發展注入額外的推動力。
    ●項目成熟度:
    可選:在研、小試、中試、產業化、其他:小試
    ●投資及效益分析: 
    目前處于小試階段,同時已購置中試生產線,正調試投入生產。鋰離子電池代表了當今優異的儲能體系,其研究和開發受到了國內外的廣泛關注。我們在材料的低成本化中做出了相應的努力,同時對高性能鋰電材料的開發取得了一定進展。由于屬于高科技產業,產品技術含量高,經濟附加值大,市場前景十分廣闊,隨著市場的不斷打開,銷售量的不斷上漲,使企業的盈利能力有了保證;相對的可持續發展能力較強,發展潛力十分巨大。
    ●合作方式:
    可選:合作開發、受托開發、技術轉讓、專利(實施)許可或其他: 合作開發、受托開發、技術轉讓 
    ●知識產權及項目獲獎情況: 

    專利名稱

    專利號

    發明人

    備注

    一種微反應器自燃法合成納米級鋰離子動力電池負極材料的方法

    CN100546076

    邵宗平;袁濤;蔡銳;冉然

    已技術轉讓

    三價鐵源合成納米級LiFePO4鋰離子動力電池正極材料的方法

    CN101567439B

    邵宗平;于星;蔡銳;冉然

    已技術轉讓

    高倍率鋰離子動力電池負極TiO2包覆Li4Ti5O12復合材料的合成方法

    CN102208612B

    邵宗平;蔡銳;于星

     

    一種提高鋰離子電池正極材料LiFePO4性能的方法

    CN103259013A

    邵宗平;吳關

     

    一種利用機械化學法合成鋰離子電池負極材料的方法

    CN103606661A

    邵宗平;葉飛;趙伯特;蔡銳;冉然

     

    ●附件:
    有關項目的圖片資料(樣品、裝置、證書等),每張圖片標注相關說明。




     

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