富锂锰基是下一代电池突破的关键吗

当升科技在北京发布了新材料新品发布会，在发布会上，推出了六款新型的先进电池产品，分别是三款新郑籍的材料以及双复合固态锂电正极，说明未来新型电池正极材料成为了发展新趋势。

当升科技发布新电池发布会，六款新产品亮相

当升科技提出了新材料，新体系和新路线的战略，并且在北京举办了全球电池发布会。在发布会上，当升科技推出了六款新型正极材料的电池。其中，钠电正极这一新型电池材料也是首次被推到公众面前，当升科技总经理，在发布会上，对外介绍表明，这六款新产品军事当升科技自主研发的目的是为了促进新能源的技术进步。

新电池为解决新能源问题，提出方案

当升科技之所以会研发这六款电池，目的是为了促进当下新能源技术的进步，尤其是针对电池材料方面的重大技术难题，给出了自己的方案。当升科技通过超高镍无辜材料，配合多种元素来协同掺杂，解决了多个问题，使得技术性能大规模的提升，深受国内外用户的肯定。

未来新型电池将引领发展新趋势

当升科技自主研发的六款战略新品，尤其是推出的三款新型正极材料的电池，在一定程度上解决了原先超高镍正极电池未突破的难题，通过技术和工艺提升电池的稳定性和循环性能，该公司已经与欧美锂电池商达成合作，将当升科技的高端电池推广出去，赢得更大的市场。

总的来说，针对新型富锰正极电池的技术提升，当升科技推出了高性能的傅锰正极材料，大大提升了材料的综合性能。尤其是钠电池正极材料首次亮相，为未来的能源汽车发展带来更多的可能性。

从探索改进电极及电池结构的设计方法、建立电池极化模型和仿真技术等方面入手，汽车动力电池的“瘦身健体”之旅仍在不断推进：

汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。

着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。

被欧阳明高点名的科研项目获得了国家重点研发计划的支持，全名为“高比能动力电池的关键技术和相关基础科学问题研究”，该研究基于研究团队研制出的高容量富锂锰基的正极材料，汽车动力电池的储能将有可能提高至400瓦时/公斤。

近年来，在国家政策的大力扶持下，我国新能源汽车得到迅速普及，但“不敢去远郊区县”的“梗”至今难以理顺。打破500公里的单次行程极限将大大推动电动汽车的推广，然而汽车承载有限，如何在受限的体积内尽量多地储备电能成为科研攻关的关键目标。

该项目负责人、北京大学教授夏定国表示：“要进一步提高锂离子电池的能量密度, 正极材料的比容量是关键。”据夏定国介绍，针对正极材料的比容量，研究团队在前期工作基础上，深刻理解富锂材料稳定性机制以及阴离子氧化还原的产生机理，通过调控阴离子氧化还原机制来实现富锂材料性能的优化。

也就是说，团队首先遇到的问题是：阴离子氧化还原能力受什么“左右”？揭示这一规律将引导团队接近并找到性能优良的电极。团队还发现，在物质内部原子之间的几何结构会影响电子的结构，从而影响阴离子氧化还原的能力，研究明确了结构和效能的关系，并希望通过结构的设计改善电极材料的电化学性能。

“提高正极材料中的含锂量，让更多的阴离子稳定参与氧化还原反应是一个重要途径。”夏定国说，研制出高容量富锂正极材料，为进一步提高动力电池的能量密度提供了可能。项目组除制备出了一种高容量的富锂正极材料和两种高容量、高稳定富锂材料—碳复合材料外，还制备出了高容量的锂电池负极材料。

要让电池变成“肌肉型男”，在获得合理的正负极材料之余，还需要设计出可行的加工工艺。例如，富锂化合物在电极中需要很好地分散开来，既保持在体系中60%以上的含量，又不凝结为块状。分散越均匀，可逆性越好，充放电效率越好。

目前该电池还需进一步完善，夏定国介绍，仍存在“枝晶锂”制约新体系电池的进步及电池安全性这两个关键问题。相关实验显示，10—50次循环使用之后，电压衰减明显，电极也不起作用了。

“枝晶锂”是锂离子电池采用液态电解质所特有的，锂离子还原结晶成树枝样，并不断生长，到一定程度可能会刺破隔膜，科学家目前正在从两个角度寻求突破。一是包被涂层，二是研究固体电解质。

夏定国强调，“高能量密度锂离子动力电池的发展有待于电极材料、电解液及高安全性途径的发展，更有待于新的分析方法及电池制备技术进步”。

除了提高锂离子电池的能量密度使其达到400瓦时/公斤外，项目组还将着力全新的锂硫电池和锂空气电池的研究，它们的能量密度有望达到500瓦时/公斤。中国工程院院士陈立泉表示，锂空气电池是动力电池的发展方向之一，“现在大力发展的氢氧燃料电池，必须用金属罐子保障氢气使用时的安全，而锂空气电池（负极为空气中的氧气）只要一个榨菜袋子就可以了。从实用性、成本上来讲锂空气电池也应该发展”。

百分之三十八。根据查询富锰渣规格，其含锂量为百分之三十八。富锰渣是一种锰矿石冶炼过程的中间产品，再经提炼成金属锰，其生产是将不能直接用于冶炼的高含铁、高含磷的贫锰矿石，配入不足量的碳做还原剂，在较低的炉温和酸性渣下，使铁、磷充分还原，而使锰最大限度地留在渣中，获得高锰、低铁、低磷的富锰渣，和高含铁、高含磷、低含锰的副产铁。

本期精选27项新能源（含新能源 汽车 ）领域的技术成果进行推荐，感兴趣的企业朋友可以长按识别文末二维码或点击下方“阅读原文”，进行项目意向登记，我们专业的技术经纪团队将与您联系。

28：高比能锂离子动力电池

29：可穿戴钙钛矿光伏模组的产业化印刷制备

30：木质纤维素基高密度高热安定性航油催化合成研究

31：高性能管桩安全监测评估与防控关键技术

32：向阳而生——太阳能电池/集光器集成器件

33：超高功率锂离子电池开发

34：海上风机绝缘局部放电无损在线监测技术

35： 高性能高安全锂离子电池技术

36：350wh/kg高比能、低成本、智能动力电芯

37：MOF改性电解液用于高能量密度锂金属电池

38：变废为宝-有机固废资源化利用技术先锋

39：新能源系统无线电能传输关键技术开发与应用

40：基于低速涡流无叶片发电机的潮汐能技术开发与应用

41：质子交换膜电解水制氢阳极催化剂的制备

42：高功率密度、高效、高可靠性航空动力伞研制及产业化

43：磷酸铁锂电池材料回收技术的开发与应用

44：快充低温锂金属电池

45：脱碳全能王-适用生活和工业场景下的宽范围压力 PEM 制氢系统

46：有机固废高值化利用技术平台

47：太阳能光谱分频与余光汇聚再辐射耦合的光能梯级发电装置

48：低成本太阳能热电互补高效空调系统应用

49：新能源工程车辆能量管理专用实验平台

50：宽频带复杂信号精细化实时感知技术及应用

51：环境友好型硒化锑薄膜太阳电池研制

52：硫化物固体电解质及其固态动力锂电池

53：新型高功率储能技术——锂离子电容器

54：柔性固态锂电池自修复界面的设计与构筑

28： 高比能锂离子动力电池

1 基本信息

2 简介

本项目针对提升高镍三元正极材料能量密度的问题，研究了合成条件、改性工艺对材料晶体结构和性能的影响，突破了高镍三元正极材料制备和改性等关键技术，开发出满足新一代动力电池要求的高镍三元正极材料，且材料性能优异，处于国际先进水平。为了实现规模化生产，解决了工程化难题，创新地采用了具有成本优势的工艺路线，建成了年产超过1500吨的高镍三元正极材料的生产线，实现了高镍三元正极材料的产业化，产品成功应用于宝马、大众、东风、蔚来、奔驰、吉利、小鹏等国内外知名整车企业，打破了国外企业对高镍三元正极材料的垄断。并扩建了更高标准的年产2万吨高镍三元正极材料生产线，推动了设备制造商和上下游企业的发展，规模化生产后，预计每年将创造30亿元以上的产值。

29： 可穿戴钙钛矿光伏模组的产业化印刷制备

1 基本信息

2 简介

本项目以低污染可穿戴钙钛矿模组的印刷制备为目标，从残余应力调控角度出发，聚焦晶格一致性研究，通过温敏性添加剂热膨胀系数的应力释放作用调控薄膜晶格应力状态，通过双齿配位仿生分子修饰消除薄膜表面应力累积，结合物理封装策略，实现低铅泄露模组的印刷制备。

30： 木质纤维素基高密度高热安定性航油催化合成研究

1 基本信息

2 简介

本项目基于对木质纤维素及其衍生物结构特点和航油分子构效关系的充分认识，创新以木质纤维素为原料制备高密度高热安定航油的高度集成的新技术，为高性能航空燃料提供新制备途径，进而为先进航空航天发动机提供高性能燃料，为现有航油提供高性能调和组分。项目拟开发木质纤维素定向转化制备多环烷烃燃油组分的核心工艺，包括：（半）纤维素水热转化制备呋喃醛并分离木质素，木质素一步水热解聚加氢脱氧制取芳烃、酚类、环醇和单环烷烃，木质素纤维素衍生物（呋喃醛、环醇、环酮及单环烷烃）共转化制取联环烷烃、稠环烷烃等多环烷烃，以及生物航油的调控调配等。

31： 高性能管桩安全监测评估与防控关键技术

1 基本信息

2 简介

项目围绕“高性能管桩安全监测评估与防控”这一难题，经过10 余年的 科技 攻关和工程实践，建立了集理论研究、工艺研发、产品制备、标准制定、工程应用于一体的技术体系，主要核心成果包括：先张法预应力混凝土耐腐蚀管桩、基于分布式光纤神经传感胶带的桩身应力实时监测技术、高性能管桩长期稳定性机理与应用关键技术、桩基础病险演变评估与治理体系研发与应用关键技术，实现了多学科交叉和产学研结合。

32： 向阳而生——太阳能电池/集光器集成器件

1 基本信息

2 简介

本项目所涉及到的关键技术主要包括集成器件所需材料的选择与制备工艺：具体为集光器荧光材料、钙钛矿太阳能电池中钙钛矿材料、电极材料的筛选与制备；钙钛矿太阳能电池的制备；太阳能集光器的制备；钙钛矿太阳能电池与太阳能集光器集成器件的制备；具体技术指标为：不透明钙钛矿太阳能电池的光电转换效率 22%（小面积1*1 cm 2 ）， 17%（5*5 cm 2 ）, 15% （10*10 cm 2 ），光照1000小时后（光照条件：室温25 ， AM1.5G，光强1000W/ m 2 ），效率衰减 10%。不透明集成 器件的性能指标：集成器件光电转换效率较钙钛矿太阳能电池效率提升 6%。半透明集成器件的指标：在可见光区域透明度做到30%-70%可控可调，光电转换效率 8%。

33： 超高功率锂离子电池开发

1 基本信息

2 简介

本项目结合市场需求，开展超高功率高能量密度锂离子储能器件设计、制造等研究，发挥锂离子储能器件高能量密度的优势，突破锂离子储能器件瞬时充放电能力，提升功率密度，实现锂离子储能器件高功率密度，并兼具高能量密度、高安全性和长循环寿命以及低成本，形成具有自主知识产权的技术体系。

34： 海上风机绝缘局部放电无损在线监测技术

1 基本信息

2 简介

本项目拟研发出一种基于机械和电气特征量的海上风机绝缘局部放电无损在线监测技术，以期实现对海上风机的局部放电和绝缘状态的实时监控。该技术旨在绝缘发生明显劣化及局部放电现象产生之前监测其潜伏性故障，并在上述现象发生后对绝缘状态进行持续监测,进而对局部放电严重程度和绝缘状态做出定性诊断。这一研究成果不仅能为海上风机的维护检修方案提供可靠依据，降低事故发生概率，而且可有效减少盲目的停机检修，提高海上风机的可靠性与经济性。

35： 高性能高安全锂离子电池技术

1 基本信息

2 简介

本项目以国家和 社会 对高性能、高安全锂离子电池技术的重大需求为牵引，在微电子学、电化学和材料科学等多学科交叉融合的基础上，分别从“高比能硅负极材料表界面改性”与“基于EIS监测的新型电源管理芯片” 两大前沿技术开展研究，并取得了重要突破。本项目开发了微米硅/碳纳米管复合负极，通过简单低成本且可规模化生产的工艺构筑了高效且能适应Si负极的体积膨胀的柔性CNT导电网络及碳钝化层，降低了MSi颗粒的体电阻与颗粒之间的电阻，限制MSi的粉碎化。与传统的微米硅/碳复合负极(400 Ω m)相比，该复合材料的体积电阻率(157 Ω m)显著降低，可逆比容量为 2533 mAh/g，初始库仑效率为89.07%，在2A/g循环1000次时，可逆比容量超过840mAh/g。

36： 350wh/kg高比能、低成本、智能动力电芯

1 基本信息

2 简介

本项目所采用的正极材料为项目组自主研发的、具有独立知识产权的高比容量、低 成本富锂锰基正极材料。该正极材料采用全新的材料改性技术，包括材料优势晶面调控、 快离子导体包覆、超薄尖晶石异质相包覆等关键技术，使得项目组研发的富锂锰基正极材料的比容量高达260mAh/g，循环寿命长达500周，循环100周压降可控制在0.1V以下。基于此，项目组现已获得核心发明专利3项（均已授权），发表高水平学术论文5篇，此外项目组已与宜宾某公司建立合作，致力于该类正极材料的量产放大及产业孵化。

本项目致力于研发一款高比能、低成本、智能动力电芯，所 采用的智能传感器基于项目组自主研发的石墨烯基应力应变传感器和铜基温度传感器。研发的石墨烯基应力应变传感器具有大的工作范围和优异的灵敏度。研发的铜基温度传感器采用超薄超小尺寸的铜-康铜热电偶，同时具备高精度和宽监测窗口特点，并且对电池性能和比能量几乎不产生影响。本项目将应力应变传感器、温度传感器采用嵌入式技术植入电芯内部，可实时监测电芯充放电状态、电池安全状态、电芯温升等，通过外接电子信息处理系统实时、准确评估电芯的运行参数。基于此，项目组现已申请中国发明专利2项，发表高水平学术论文1篇。

37： MOF改性电解液用于高能量密度锂金属电池

1 基本信息

2 简介

本项目基于已有的研究成果，拟使用金属有机框架（MOF）作为电解液添加剂，利用其表面丰富的活性亲锂位点，调控锂沉积过程，消除锂枝晶。优化材料合成、电解液组成和电池组装参数，以适应规模化生产的需求，推进高能量密度锂金属全电池的实用化进程。主要面向无人机、动力外骨骼和 汽车 动力电池等高能量密度应用场景，突破现有的储能电池续航瓶颈，提升电池安全性，具有广阔的市场空间。

38： 变废为宝-有机固废资源化利用技术先锋

1 基本信息

2 简介

本项目将开发一种新型有机固废热化学处置技术，可实现高纯度H2和CO在不同温度区自分离生成，H2和CO可根据后续化工合成过程所需任意比例自由混合，为有机固废资 源化和能源化与现有化工过程无缝衔接提供便利。此外，该技术还具有以下优点：可彻底杀灭有机固废中致病病原体和有毒有害有机物，大幅减少约50-90%有机固废的体积；还可对有机固废的内在能量进行回收利用，将有机固废中的有机组分转化为可控H2/CO比例合成气；同时反应后剩余的富含无机组分残渣仍可进行资源化利用于水泥窑协同处 置和制作建筑材料等。

39： 新能源系统无线电能传输关键技术开发与应用

1 基本信息

2 简介

本项目设计面向复杂应用场景的新能源无线供电系统，开发满足源-储-荷高效协同和不确定环境下系统稳定工作的自适应切换技术，实现电能稳定高效传输。

40： 基于低速涡流无叶片发电机的潮汐能技术开发与应用

1 基本信息

2 简介

本项目提出的发电机采用无叶片式设计，结构简单，维护成本较低，不存在以往涡轮机械容易受到海水腐蚀、影响海湾水动力、容易破坏沿岸海洋生态系统等问题。发电机配有多单元往复式电磁感应发电机，大大提高了发电效率。是一种能够提供稳定、高效电能的新型的发电方式。

41： 质子交换膜电解水制氢阳极催化剂的制备

1 基本信息

2 简介

本项目依托于兰州大学有色金属化学与资源利用重点实验室，合作导师为严纯华院士，围绕高效、稳定、廉价阳极酸性析氧催化剂的控制合成开展研究工作；旨在构筑系列界面异质结构酸性析氧催化剂；以“界面控制”法为主导，结合“固-液”、“固-固”和“固-气”界面辅助手段，实现界面异质结构酸性析氧催化剂的控制 合成；进一步通过配位替换、晶格掺杂、缺陷填充等策略，提升界面异质结构酸性析氧 催化剂的活性和稳定性；此外，结合原位表征技术实现对合成和催化过程的原位监测， 为催化剂的结构优化和性能提升提供坚实的实验数据，建立界面异质结构酸性析氧催化 剂结构和性能之间的构效关系；对质子交换膜电解水制氢的发展具有重要的科学意义。

42： 高功率密度、高效、高可靠性航空动力伞研制及产业化

1 基本信息

2 简介

为了提高高功率密度轴向磁通永磁电机的散热能力，本项目首先在特殊的定子架中分别设计了两种新颖的水冷结构。第一种是轴向内外循环水冷结构，第二种是槽内内外循环水冷结构。通过合理的等效与假设，建立了两种水冷结构的三维模型，并且基于流固耦合进行仿真分析。通过对比两种水冷结构的流速、压降、冷却效果和散热面积，选择槽内内外循环水冷结构作为电机的冷却系统。并且将基于流固耦合对两种水冷结构的流速、压降、冷却效果和散热面积进行分析对比，从而确定双转子单定子AFPM电机最有效的冷却结构，为AFPM电机的冷却结构设计及电磁方案优化提供了参考依据。

43： 磷酸铁锂电池材料回收技术的开发与应用

1 基本信息

2 简介

本项目从成本与环保的角度开发了一种便捷的锂离子电池材料回收工艺。在锂电池材料回收的过程中不涉及强酸、强碱的消耗，不产生硫酸钠等副产物；其次在回收的过程中，废旧磷酸铁锂材料能够与铝箔彻底分离，节省了后续的除杂步骤工序简单；最后相对于传统的拆解与回收技术，本技术能够节省成本在40%以上，经济效益潜力巨大，同时能够充分释放旧动力电池的残值促进动力电池的 健康 发展。

44： 快充低温锂金属电池

1 基本信息

2 简介

锂金属电池结构与锂离子电池相似，但消除了低容量和低压实密度的负极活性材料的使用。因此，相同重量和体积的锂金属电池比传统电池储存的能量可以提升40%以上，并大大节省电池制备成本。我们设计的锂金属电池与目前国内和国际市场通用的锂离子电池相比有以下优势：

1）成本优势，消除了负极的用料成本；

2）更高的能量密度，国内目前电池单体的能量密度依然 300Wh/kg，我们的电池单体能量密度 350Wh/kg；

3）更快的充电速度，Tesla公司的快速充电技术，20min可以充

进50%电量，我们的电芯快充时间：0-80%SOC 15min；

4）更低的运行温度，普通锂离子电池的最低温度极限为-20 ， 我们设计的锂金属电池最低放电温度可达到-90 ，最低充电温度可到-70 。

45： 脱碳全能王-适用生活和工业场景下的宽范围压力PEM 制氢系统

1 基本信息

2 简介

本项目组针对国家发布的氢能战略，迅速开展PEM制氢相关研究，目前已掌握了电解槽结构设计方法、面向设计和开发的集成建模和优化技术，现已成功开发出面向生活和工业场景（加氢站、制氢需求的钢铁、冶金和化工等）的低中高压（0.1-10mpa）全范围PEM制氢系统（实验室级别）。在低压运行时，极大提高系统的功率密度；在高压运行时，可取消一级或二级压缩，减少压缩机运维成本。

46： 有机固废高值化利用技术平台

1 基本信息

2 简介

本项目根据不同有机固废不同的理化性质，以氧消化和水热转化技术为基础，开发出了实现其高值化利用的不同技术路线和不同的工艺，实现了有机固废的减量化、无害化处理，以及高附加值产品的制备。该项目可以实现有机固废的完全资源化再利用，具有很好的 社会 效益、环境效益和经济效益。

47： 太阳能光谱分频与余光汇聚再辐射耦合的光能梯级发电 装置

1 基本信息

2 简介

本项目提出太阳能光谱分频与余光汇聚辐射再调节耦合的光能梯级发电系统，旨在研究其基本科学原理及关键技术，并建成相应的示范装置。本项目积极响应国家“碳达峰，碳中和”的政策，聚焦太阳能的有序高效转化，旨在开发新型的太阳能高效转化技术装置。

48： 低成本太阳能热电互补高效空调系统应用

1 基本信息

2 简介

本项目研发的“低成本太阳能热电互补高效空调系统”由太阳能集热子系统、喷射式制冷子系统和压缩式热泵子系统三部分组成。

49： 新能源工程车辆能量管理专用实验平台

1 基本信息

2 简介

本项目以绿色矿山战略理念为引领，聚焦新能源工程车辆能量管理技术的发展需求，针对目前市场对新能源工程车辆能量管理实验产品的市场空白，开发面向新能源工程车辆的专用能量管理实验平台，为研究开发先进能量管理技术提供有效验证、分析及测试条件。

50： 宽频带复杂信号精细化实时感知技术及应用

1 基本信息

2 简介

本项目的总体目标是以低碳能源系统宽频域运行形态衍变为契机，以宽频信息感知为视角，开展宽频带复杂信号精细化实时感知技术研究，研发面向新能源电力系统的宽频带信息感知技术、装备与 探索 平台，并 探索 技术成果在生命科学、深海探测、航空航天等多个重大领域的拓展应用潜力。

51： 环境友好型硒化锑薄膜太阳电池研制 1 基本信息

2 简介

本项目依托于深圳大学、广东省光电子器件与系统重点实验室和深圳市先进与薄膜应用重点实验室的研究平台，面向国家对新型高效低成本光伏发电技术集中攻关的重大战略需求，开展真正环境友好型（区别于现存高能耗硅基电池，涉及贵金属铜铟镓硒太阳电池和含铅钙钛矿太阳电池等非环境友好型太阳电池技术）硒化锑薄膜太阳电池研制及其应用研究工作。

52： 硫化物固体电解质及其固态动力锂电池

1 基本信息

2 简介

项目针对液态锂离子电池存在的比容量低、安全性和循环寿命有待提高等问题，研发高安全性、高容量、长寿命固态锂电池，解决制备硫化物固体电解质材料与全固态电池存在的离子电导率偏低、一致性较差、对湿度过于敏感、无法量产、与正负极材料接触不稳定、正极容量释放差、库伦效率低下、长循环性能差等难题，突破由实验室研究到产业化生产的系列关键技术。

53： 新型高功率储能技术——锂离子电容器

1 基本信息

2 简介

中国科学院电工研究所经过多年的理论创新与技术积累，自主研发的新型高功率电化学储能技术——锂离子电容器，具有低成本、长寿命、高安全、兼具高功率密度和高能量密度等优势。

54： 柔性固态锂电池自修复界面的设计与构筑

1 基本信息

2 简介

本项目创新性地提出了本征自愈固态电解质双涂层愈合界面构筑策略，通过“自愈固态电解质”来构筑“固固一体化界面”，就能取长补短，有望满足构筑柔性锂电池电解质/电极界面的各项技术需求。申请人将正负极片表面涂覆具有可逆自愈功能的固态电解质涂层，进行微界面完全浸润以及一体化融合，然后将预制备的固态电解质膜与涂层紧密贴合，并进行热压诱导，利用聚合物涂层与电解质膜中大量存在的多重自互补氢键系统，促使层间界面愈合，从而达到构筑高稳定性、可自修复、一体化的电极/电解质界面的目的。