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有機電極材料在鋰電池中的實際應用前景分析
中國科學院院士、南開大學教授陳軍團隊受Nature子刊《自然評論·化學》編委會邀請，發表題為“有機電極材料在鋰電池中的實際應用前景分析”的綜述論文。該文章深入闡述了有機電極材料的結構特征、作用機理、構效關系等，著重分析了有機電極材料的實際現狀和應用前景，有助于學術界和工業界充分了解有機電極材料的實際應用潛力和待解決的問題，有望激發更多應用導向的研究工作，進而促進未來有機電池的商品化應用。文章第一作者為盧勇博士，通訊作者為陳軍院士。
鋰離子電池目前廣泛應用于各類便攜式電子設備，在人類社會的信息化、移動化、智能化、社會化等方面凸顯作用，并有望在電動汽車和智能電網等領域大規模應用。商品化鋰離子電池的正極材料主要是無機過渡金屬氧化物和磷酸鹽，其中過渡金屬資源大都不可再生，電池回收利用技術復雜、成本高，從長遠的角度來看可能會面臨資源短缺等難點問題。因此，可循環再生的電極材料開發已成為電池領域的學術前沿和重大需求。
有機電極材料由于含有豐富的碳、氫、氧等元素而顯現出可再生、綠色環保、低成本和高容量等優點，近年來受到了廣泛的關注。有機電極材料的制備具有合成創造的特點。有機電極材料一般可以從植物中（比如玉米等作物和蘋果等果蔬）直接提取或者以生物質材料為原料通過簡單的方法制備得到；在有機材料提取制備、電池裝配和回收過程中產生的二氧化碳又可以被植物吸收利用，因而體現了很好的循環和可再生性。然而，有機電極材料還面臨著在電解液中溶解度大、導電性差、密度低等難點問題，其材料特征、作用機理、構效關系等亟待深入理解。
陳軍院士團隊的綜述論文圍繞有機電極材料的未來發展提出見解。文章指出，有機電極材料具有結構可調控特點。根據不同的分子結構和反應電位，有機材料在實際應用中可作為正極或者負極活性材料。文章首先討論了有機電極材料本身的各種關鍵性質，包括材料的能量密度、功率密度、循環壽命、密度、電導率、能量效率、價格、資源可用性和熱/化學穩定性。其中能量密度、功率密度和循環壽命是材料的基本電化學性質，這些性質會受到材料密度和電導率的影響，其他因素如穩定性和價格等也是必須要考慮的問題。接著從實際電池應用角度分析了電極中活性物質的單位面載量和電解液用量等因素對全電池性能的影響。最后利用軟件對以有機材料為正極或者負極的實際鋰電池體系進行了模擬，得出了相關電池體系的性能（如整體能量密度、功率密度）和價格等參數。結果表明，n型有機正極材料特別是羰基化合物具有較好的實際應用前景。
南開大學
2021-04-11
一種復合量子點電極材料及其制備方法和應用
本發明公開了一種復合量子點電極材料及其制備方法和應用，屬于光電化學電極材料技術領域，包括如下步驟：將鈦基材料打磨、清洗后，浸泡于第一酸性溶液中以去除氧化膜，后將鈦基材料置于第二酸性溶液中，以制得鈦基體；將鉬源溶于水中同時調節pH值，并加入硫源后，進行熱反應，得到MoS<subgt;2</subgt; QDs；將MoS<subgt;2</subgt; QDs、銻鹽、稀土金屬鹽按預設比例混合溶于濃酸的醇溶液中以制得浸漬液；將鈦基體進行清洗、干燥后，完全浸沒在浸漬液中，經一系列處理后，得到復合量子點電極材料；本發明制得的電極材料具有導電性強、電催化活性高、耐腐蝕性能優異、穩定性持久等優點，能夠用于油田聚合物驅油。
南京工業大學
2021-01-12
一種基于超材料結構的梯級耗能防船撞系統
本發明公開了一種基于超材料結構的梯級耗能防船撞系統，包括超高性能混凝土面板、梯級耗能防撞層、橡膠護舷、橋梁橋墩、橋梁承臺和橋梁樁基，梯級耗能防撞層包括可變剛度單元、輕質耗能材料、豎向鋼板、上頂板及下底板，可變剛度單元為多個內凹六邊形單元通過橫向及縱向鋼板連接而成，中間空心結構內部填充聚氨酯泡沫、陶粒、橡膠粒等可以吸收和分散沖擊能量的輕質耗能材料。可變剛度單元與各鋼板之間焊接形成整體，防護裝置與被保護橋墩之間通過橡膠護舷連接。該防護裝置受撞擊時的整體剛度會隨著結構變形而增大，因此本發明具有可變剛度的梯級耗能防撞效果，能有效延長船橋碰撞時間且減小船舶撞擊力，實現船舶與橋梁的雙向保護。
南京工業大學
2021-01-12
混合導體致密透氧膜材料、膜制備及膜應用研究
本項目以天然氣轉化和二氧化碳資源化利用為背景，從應用過程對膜材料及膜的要求出發，運用材料化學工程的基礎理論，開展膜材料的設計、膜材料及膜的制備、膜反應過程的設計及機理研究以及氧分離器的設計四個方面的研究工作。基于膜反應過程，通過研究氧傳輸機理和膜反應機理、膜材料及膜微結構成形機理和控制方法、反應過程與膜分離過程的匹配理論以及膜微結構在反應條件下的演變規律，建立面向反應過程的膜材料設計與制備的理論基礎；提出天然氣轉化、二氧化碳利用的創新流程，為膜反應過程的工程應用奠定基礎。
南京工業大學
2021-01-12
一 種利用乙醇還原制備多面體納米鈀材料的方法
本發明涉及一種利用乙醇還原制備多面體納米鈀材料的方法，采用簡易加熱裝置，在常壓環境中以水為主體溶劑，添加少量乙醇作為助溶劑和還原劑，在 65-80℃溫度條件下一步合成多面體納米鈀材料，以表面活性劑-大分子復合體系為軟模板，低溫合成多面體形貌納米鈀材料。本發明是一種方便且比較環保的技術，工藝條件溫和，無需復雜設備，操作簡單，不需要高溫和有毒有機相為溶劑或助劑，制得的多面體納米鈀材料產率高，多面體形貌產率為 83~94%，且顆粒尺寸范圍在 10~35nm 之間，尺寸分布集中，可以進行大量生產，具有較好的應用前景。
安徽理工大學
2021-04-13
具有多層納米結構的柔性銅基材料及其制備方法、應用
本發明提供一種具有多層納米結構的柔性銅基材料，該材料包括柔性基體，所述柔性基體具有多層結構層，所述多層結構層包括：銅基金屬層構成的第一結構層；位于銅基金屬層兩側的第二結構層，所述第二結構層為銅多孔層；以及位于銅多孔層上的第三結構層，所述第三結構層為氧化物層。本發明通過控制基體材料，結合脫合金溶液和時間的控制，調控材料的結構，獲得不同的納米結構層，并保留部分原始基體層，從而在具備優異的柔韌性同時，多層納米結構層提供優異的催化性能。
南京工業大學
2021-01-12
一種獲取材料宏觀三維等效屬性的方法
本發明屬于材料力學技術領域，并公開了一種獲取材料宏觀三維等效屬性的方法，包括如下步驟：(1)建立用于描述材料與微觀結構的雙尺度坐標系，基于漸進性擴展理論，構建材料宏觀等效屬性模型；(2)構建三維微觀結構的周期性邊界模型；(3)通過有限元分析來建立三維微觀結構的周期性約束關系；(4)基于周期性約束關系建立三維微觀結構內線彈性平衡方程，并根據線彈性平衡方程獲得微觀結構的位移場；(5)基于有限單元分析與微觀結構的位移場，求解單元應變能，獲得材料宏觀三維等效屬性；本發明提供的方法在進行有限單元分析中引入單元交互性能量，建立微觀結構在單元測試應變下的總應變能與材料屬性建立等價關系，高效獲取材料屬性。
華中科技大學
2021-04-14
彩色鐳雕激光打標高分子材料的制備技術
在塑膠包裝行業，鐳雕標記技術日益興起，近年來，利用激光在聚丙烯等塑膠制品表面進行雕刻標記得到了廣泛應用，但鐳雕高分子材料僅能夠進行黑色、白色和灰色的激光標記，色彩單一且缺乏視覺吸引力。江南大學開發出新型彩色鐳雕激光打標母粒，與聚合物材料熔融共混，幾乎不影響任何聚合物自身性能，制備出色彩豐富的鐳雕激光打標聚丙烯材料。本技術拓寬了激光打標應用，提高激光打標色彩豐富度與外觀效果，增強了激光標記產品的市場競爭力，已在國內外企業推廣使用。
江南大學
2021-04-13
聚合物基電子封裝材料用高性能助劑的制備技術
隨著電子封裝技術向著“高密度、薄型化、高集成度”不斷發展，對聚合物基電子封裝材料的各項性能提出了更高要求。目前，我國在先進電子封裝材料的研究和應用上與日本、韓國及歐美發達國家相比仍有較大差距。團隊通過與無錫創達新材料股份有限公司、無錫東潤電子材料科技有限公司等企業開展產學研合作，研發了一系列具備自主知識產權、高附加值以及高性能的電子封裝材料用關鍵助劑，包括環氧樹脂增韌劑、環氧樹脂固化促進劑、高性能有機硅樹脂等，并獲得江蘇省相關科技計劃項目及人才項目的立項支持。相關功能助劑的應用可有效提升電子封裝材料的性能，對突破國內高檔電子封裝材料研發生產的技術瓶頸，提升我國微電子封裝產業的國際競爭力，具有積極作用。
江南大學
2021-04-13
聚合物基電子封裝材料用高性能助劑的制備技術
隨著電子封裝技術向著“高密度、薄型化、高集成度”不斷發展，對聚合物基電子封裝材料的各項性能提出了更高要求。目前，我國在先進電子封裝材料的研究和應用上與日本、韓國及歐美發達國家相比仍有較大差距。團隊通過與無錫創達新材料股份有限公司、無錫東潤電子材料科技有限公司等企業開展產學研合作，研發了一系列具備自主知識產權、高附加值以及高性能的電子封裝材料用關鍵助劑，包括環氧樹脂增韌劑、環氧樹脂固化促進劑、高性能有機硅樹脂等，并獲得江蘇省相關科技計劃項目及人才項目的立項支持。相關功能助劑的應用可有效提升電子封裝材料的性能，對突破國內高檔電子封裝材料研發生產的技術瓶頸，提升我國微電子封裝產業的國際競爭力，具有積極作用。
江南大學
2021-04-13