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在設計柔性鋰離子電池負極材料上取得了突破，以表面刻蝕剝離處理的碳布為基底(CC@EC)，水熱法生長NiCo2O4(NCO)納米線陣列。當其應用于鋰離子電池負極時，表現出了優異的儲鋰性能。作者通過DFT計算發現，NCO與CC@EC具有強的相互電子作用、在鋰離子傳輸過程中具有更低的反應能壘。此外，作者進一步通過原位拉曼光譜闡明了CC@EC基底對電極材料儲鋰性能提升的貢獻因素。在此基礎上，獲得了具有高載量下高能量密度 (314 Wh/kg) 的全柔性鋰離子電池(總重量為281 mg)，具有出色的柔韌性和良好的儲能性能，為未來的便攜能源開啟了新的方向。

一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 隨著電力需求的不斷增長，高性能儲能裝置對現代社會的可持續發展起著至關重要的作用。與超級電容器和鋰電池相比，脈沖儲能電介質電容器擁有超高的可釋放功率密度，高的操作電壓、極快的充放電速率以及長的循環壽命，是重要的新型功率儲能器件，在新能源汽車、高端醫療器械、智能電網調頻、可控核聚變、電磁炮等高功率脈沖技術的軍民領域有著重要應用。

研究方向： 高能量密度鋰離子電池、固態鋰電池、電池失效分析。主要性能：10Ah 軟包電芯能量密度達 310~390Wh/kg，800~890Wh/L。

成果創新點 主要技術創新路徑：傳統爆炸焊接的裝置，其上表面 裸露在空氣中。而本技術在炸藥上表面對稱地放置與炸藥 下表面一致的復板和基板，整體作為一個單元；為避免上 半部分拋擲出去，因而重復該單元，讓炸藥沖擊互相約束； 最頂部不能再鋪設復板與基板，因而以膠體水替代，能提 高其能量利用率。 關鍵技術指標：各層炸藥同步起爆、間隙及炸藥配方 和用量； 核心解決問題、核心優勢：解決了

主要技術創新路徑：傳統爆炸焊接的裝置，其上表面裸露在空氣中。而本技術在炸藥上表面對稱地放置與炸藥下表面一致的復板和基板，整體作為一個單元；為避免上半部分拋擲出去，因而重復該單元，讓炸藥沖擊互相約束；最頂部不能再鋪設復板與基板，因而以膠體水替代，能提高其能量利用率。 關鍵技術指標：各層炸藥同步起爆、間隙及炸藥配方和用量； 核心解決問題、核心優勢：解決了爆炸焊接工業生產中的成本和效率問題，實驗證明五層的該結構可以提升能量利用率 63%，且該技術多塊板一次成型，大大提高了工作效率；

超級電容器是一種新型綠色儲能器件，擁有比功率大、充放電效率高， 壽命長等優點，在低碳經濟時代展現出巨大應用前景，已經被廣泛應用于電 子產品、電動汽車、混合電動汽車、無線通訊設施、信號監控、太陽能及風 力發電等領域。開發具有高能量、高循環性和低成本的超級電容器是該領域 未來重要研究之一。電極材料作為超級電容器的核心組成部分，對其儲能 性能有著至關重要的影響，而具有高理論容量、低價格的過渡金屬基化合物 （Fe、Co、Ni）是實現高容量、低成本超級電容器首選的電極材料。以過渡金 屬基化合物為主要研究對象，對其組分及結構進行了調控，通過儲能性能測 試及儲能機理分析，為開發高性能、低成本的活性電極材料提供實驗依據。 這一研究的開展，給組裝超高能量密度的超級電容器并使其從實驗室走向我們 的日常生活帶來了新的前景。1. 先進性及產業化前景：提高性能、降低成本一直以來都是超級電容器發展的 主旋律，其中能量密度低是超級電容器發展面臨的主要問題，因此開發出具 有高能量、成本低的超級電容器迫在眉睫。就提高性能而言，超級電容器的 電極改進是重點，主要途徑是通過提高電壓窗口和提高電極材料的比電容。目前針對超級電容器電極材料的研究主要集中在：(1)改進現有的電極材料;(2)開發新型電極材料；(3)改進生產工藝，實現低成本化。目前在全球范 圍內達到工業化生產水平的超級電容器基本都是以雙電層為儲能機制的活性 碳基超級電容器，而以贋電容為儲能機制的超級電容器尚處于實驗室開發階 段，因此超級電容器還有很大的發展空間。2. 對所在行業和關聯產業發展和轉型升級的影響：根據超級電容器的容量大小 和功率密度，可以將其用作后備電源、替換電源和主電源。當主電源發生故障 而不能正常使用時，超級電容器便起到后備補充作用，它具有壽命長、充放電快 和環境適應性強等優點。當用作替換電源時，主要應用于對環境變化有特殊要 求的場合，例如白天太陽能提供電源并對超級電容器充電，晩上則由超級電 容器提供電源。作為主電源時，主要利用超級電容的大功率密度，一般是一tin個或幾個超級電容器通過一定的方式連接起來持續釋放幾毫秒至幾秒的大電 流，放電之后，再由低功率的電源對其充電。3.   市場分析：根據IDTechEX數據統計，2014年超級電容器全球市場規模為11 億美元，預計到2018年，超級電容器全球市場規模將達到32億美元，年復合 增長率為31%,并預測將會以此速度預計到2018年，超級電容器全球市場規模 將達到32億美元，年復合增長率為31%,并預測將會以此速度繼續增長。我國 將“超級電容器關鍵材料的研究和制備技術"列入到《國家中長期科學和技 術發展綱要(2006-2020年)》，作為能源領域中的前沿技術之一。有數據顯示， 2015年國內超電市場規模已經超過了 70億元，因此，在這樣的一個大背景下， 研究新材料以開發具有超高能量密度的超級電容器具有非常大的市場前景。

項目已經完成了實驗室的小試階段，進入中試階段和批量生產階段，完全擁有自己的知識產權和專利。本項目創新構建了以CNT為納米莖、片狀納米過渡金屬多元氧化物為枝葉的三維納米結構材料正負電極材料。該項目創新超級電容器獲得了超大比電容、高能量密度和功率密度；充電時間遠小于鋰離子電池（小于2分鐘）；循環壽命也高于鋰離子電池10倍以上。產品量產后可以廣泛應用于軍事裝置（單兵、瞬時大推力陸用裝備、無人機、空間飛行器等）、新能源汽車、工業運輸裝載車、電站儲能設施等領域中。主要技術指標：能量密度：80Wh/kg、功率密

關鍵詞：兼具高能量密度和高安全性的準固態可充電鋰離子電池新體系 針對現有鋰離子電池體系在能量密度與安全性上的瓶頸，王治宇、邱介山教授團隊利用凝膠電解質中硫化鋰正極與硅負極之間的穩定多電子氧化還原反應，在實現高能量密度（506-802 Wh kg-1）的同時，從原理上根除了高活性金屬鋰負極或釋氧正極對電池壽命與安全性的影響，發展了一類具有本質安全性的高能量準固態鋰離子電池新體系。獲得的軟包電池在過熱、內/外部短路、機械穿刺/切割及水/氧破損等濫用條件下均具有良好的穩定性，且可在-20 至 60oC 寬溫區內正常工作。在聯用原位紫外光譜、原位 X 射線衍射及原位電化學阻抗譜深入理解揭示其多硫化物介導反應機理基礎上，發展了限域空間內構建導電吸附-催化雙功能活性位點，提升電池在低離子遷移率凝膠電解質中氧化還原反應效率的有效策略。此項工作為彌補二次電池安全性與能量密度之間的鴻溝，發展高可靠性、高環境適應性的新型電池提供了新的思路，在載人交通工具、空間技術、植入醫療等對儲能技術安全性、可靠性需求突出的領域極具應用前景。

利用三維高結晶度的Bi納米結構抵消儲能轉換反應引起的結構內應力，成功構筑了首款可充放的Ni//Bi電池（Adv. Mater., 2016, 28, 9188–9195．）。為了進一步提高鎳鉍電池的能量密度和壽命，該團隊在前期基礎上最近通過原位活化的策略制備了一種高載量的三維多孔的鉍-碳復合材料，作為水系鎳鉍電池的高性能負極材料。這種多孔氮摻雜的碳三維結構不僅可以實現高載量鉍的均勻負載，而且可以提供快速的電子傳輸和離子擴散的通道，有利于提高電極的容量和倍率性能。因此，制備的鉍-碳復合電極具有很好的潤濕性和活性面積，表現出較高的容量（2.11 mAh cm-2和166.2 mAh g-1）和優異的倍率性能（2.11 mAh cm-2和120 mA cm-2）。更重要的是，基于這種鉍-碳復合材料為負極，Ni-NiO為正極組裝的柔性鎳鉍水系可充放電池具有很高的能量密度（16.9 mWh cm-3）和出色的循環壽命（充放電5000次后仍有94%的容量保持率），優于很多研究報道的水系電池。

高能球磨是一個高能量干式球磨過程。簡單地說，它是在高能量磨球的撞擊研磨作用下，使研磨的粉末之間發生反復的冷焊和斷裂，形成細化的復合顆粒，發生固態反應形成新材料的過程。和常規的冶煉工藝及一般的快速凝固非平衡工藝相比，高能球磨工藝有以下幾大特點： 1、工藝簡單，易于工業化生產，產量大(一臺大型球磨機日產量可達噸級)。 2、整個過程在室溫固態下進行，無需高溫熔化，工藝簡單靈活。 3、合成制備材料體系廣，不受平衡相圖的限制。 4、可得到其它技術較難得到的組織結構，如寬成分范圍的非晶合金、超飽和固溶體、納米晶合金及原位生成的超細彌散強化結構。 5、可合成制備常規方法無法得到的合金，特別是不互溶體系合金、熔點差別大的合金、比重相差大的合金及蒸汽壓相差較大的合金等難熔合金的制備。