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[成果] 1800170016 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于新能源-太阳能电池领域。有机太阳能电池(Organic Solar Cells,OSC)具有成本低、质量轻、柔性便携及可大面积生产等优点,是太阳能电池技术的研究热点。该项目重点开展低成本、高效率的OSC研发,针对制约OSC效率的关键因素,在界面修饰、活性层聚合物给体材料制备等方面开展了系统性工作,取得了一些重要原创性成果: 1.创新性发展了新型非共轭小分子电解质作为有机太阳能电池界面材料,突破了单结电池10%的效率瓶颈。克服了传统界面材料需蒸镀成膜、空气稳定性差等缺点,该项技术非常有利于OSC的大面积、低成本制备。相关成果发表在国际顶级期刊Nature Photonics上,获得2015-2016年度宁波市自然科学优秀论文一等奖。相关成果入选“2015年中国光学重要成果”,并被欧洲现代工业技术联合会(ModTech)授予“卓越贡献奖”。 2、制备了聚合物太阳电池呋喃基“绿色”给体聚合物,发展了简单极性溶剂处理活性层来提高OSC效率的方法。为聚合物给体材料的绿色化学设计和OSC效率的提高提供了新的思路。 3、利用催化剂转移活性聚合方法,合成了低分散度的OSC标准材料聚3-己基噻吩(P3HT),同时初步进行了大面积电池应用研究。 基于该项目,申请人近年来在Nature Photonics、Adv. Mater、Energy Environ. Sci、Chem. Mater、J. Mater Chem. A、等高水平国际期刊上共发表SCI论文80多篇,被Nature Energy、Nature Reviews Materials、Chem. Rev等高影响力期刊引用2000多次。并应Springer出版社邀请,撰写有机太阳电池专著章节,此外担任科学出版社《新能源材料科学与应用技术》丛书编委会副主编,并撰写聚合物太阳电池专著章节。负责编写第三版《中国大百科全书》“光电高分子词条”等,共申请发明专利29项。第一申请人先后入选中科院青年拔尖科学家、浙江省杰出青年基金、浙江省“千人计划”、浙江省“151人才”、浙江省“钱江人才”、宁波市领军拔尖人才等。主持包括国家重点研发计划-政府间专项,5项国家自然基金面上项目、中科院前沿重点项目、中科院交叉创新团队、浙江省杰出青年基金、中科院国际合作重点项目等20项国家级和省部级科研项目。
[成果] 1800240158 江苏
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:(一)项目所属科学技术领域: 该项目属于能源与节能领域工信部、发改委等部委印发的《电池产业发展行动方案》指出:以2020年单体锂离子电池比能量为300Wh/kg、2025年突破500Wh/kg为发展目标。国家《十三五战略规划》中强调:“突破高安全性、长寿命、高能量密度锂离子电池技术瓶颈”。该项目在国家自然科学基金、省自然科学基金、省科技支撑计划等的支持下,分别从高效锂离子电池及电池组生产技术、高安全长寿命锂离子电池系统、新型锂离子电池热管理等方面研发了关键技术,提高安全性和延长寿命,为中国可持续发展战略提供技术保障。 (二)主要研究内容: 1、高效锂离子电池及电池组生产技术: (1)创新开发了高能量密度的镍钴铝(NCA)三元材料技术。采用NCA811制备3-6微米的镍钴铝酸锂前驱体粉料,制备出纳米镍钴铝锂正极材料。在10C倍率下1200次循环后容量保持率为95%;(2)单独研发储能锂离子电池及模组批量生产和规模化组装技术。优化了锂离子电池模块化组装技术,锂离子电池单体的能量密度达到280Wh/kg,PACK成组后能量密度达到165Wh/Kg。(3)创新先进锂离子电池分选和电池系统多级放电保护技术。实现了快速剔除自放电异常电芯,提高电池模组生产良品率。研发了先进的分选配组技术、实现电芯无分级配对,延长锂离子电池组循环寿命,经用户使用续航里程已超过300公里,率先达到国家相关部门提出的目标。 2、高安全、长寿命锂离子电池系统: (1)独创锂离子电池实时监测技术。通过先进的电池控制和管理系统,实现锂离子电池远程信息的传输、实时监视、诊断。(2)创新研发锂离子电池快速插拔在线更换技术。实现电池的在线更换,保证电池组的长效、安全运行。 3、新型锂离子电池热管理技术: (1)独创了板式微通道电池热管理技术。成功研制了新型板式微通道方形电池热管理和套筒式微通道圆柱形电池热管理技术,解决了锂离子电池在大功率充放电下的热失控问题。(2)研发被动式电池热管理技术。成功研制了相变材料和脉动热管理的被动式电池热管理系统,在控制电池工作温度的同时降低电池的工作负荷、减小电池热失控的几率。 (三)技术经济指标、应用推广及效益情况: 申请专利36项(其中发明专利21项),授权专利25项(其中发明专利16项)。出版了全球首部电池热安全领域专著,得到中国工程院院士陈立泉、罗绍基两院士的认可,并分别为专著作序。期间发表期刊论文40篇(其中SCI论文34篇)。项目经济与社会效益可观,新增就业岗位213个,产品用于新能源发电储能方面解决了中国最后无电区(西藏尼玛县)的用电问题;用于新能源汽车方面,促进了新能源汽车产业的发展。项目成果经中国轻工联合会鉴定:达到国际先进水平,填补国内空白;获扬州市科学技术奖一等奖。
[成果] 1800220309 安徽
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于材料学科、化学学科及能源等领域的交叉学科。课题组依托低温共烧材料安徽省重点实验室科技平台,在初级粉体制备方法、关键材料体系设计和遴选、电池微结构控制、单电池构型等方面进行了系统和深入的研究,发表该方向研究论文39篇,专利5项,成果转让1项。 一、主要研究内容与科学发现点: (1)构建了简易对称固体氧化物燃料电池(SSFOC),传统的La0.8Sr0.2FeO3-δ(LSF)阴极同时被开发为新型阳极材料,发现其具有很好的还原氧化稳定性和足够的电导率,满足对称电极材料的要求。所制备的YSZ电解质支撑型单电池也表现了很好的电池性能输出,通过引入GDC功能层的方法,电池性能更进一步提高90%。首次提出了准对称固体氧化物燃料电池(Q-SSOFC)的新概念,进一步提高电池性能。开发了PrBaFe2O5+x(PBF)和PrBaFe1.6Ni0.4O5+x(PBFN)两种SSOFC电极材料,均表现出了优秀的化学稳定性和热匹配性能。显然,Q-SSOFC为进一步提高电池性能输出打开了新思路,其存在多种实际应用前景。(2)研发了高性能LaCrO3基的钙钛矿连接材料,弥补了金属连接材料的易老化、不耐疲劳等缺点。(3)集中于含Co双钙钛矿结构的系列阴极材料,保持了高电导率和低的热膨胀系数等优点。同时也研发了无Co的系列阴极材料体系,采用改进的Pechini燃烧法制备了B位Fe基系列钙钛矿结构阴极材料。(4)采用表面活性剂辅助自组装的方法一步合成了NiO-SDC纳米阳极材料,立方相的NiO和萤石相的SDC均匀分散性非常好,球形颗粒粒径分布窄,呈现出区别传统的微孔-介孔复合新型微观结构,可以明显改善阳极活性和扩大三相反应界面(TPB)。使用碳氢燃料(甲烷),对比电池性能发现,新开发的NiO-SDC电池性能提高40-45%,同时阳极电池的抗积碳性能明显提高。(5)研究了系列低温易烧结的氧离子或质子导体电解质材料体系,大大降低了材料的致密烧结温度。 二、科学价值: 通过材料体系和电池构型来创造稳定的、高性能的固体氧化物燃料电池,研究了制备方法、组装工艺、电池微结构与电池输出性能之间的关系,跟踪了电池长时间的运行状况(80-200h),这些实验结果和数据有力为SOFC商业化进程提供了支持,为SOFC产业化发展提供了保障。另外在研究中的测试原理、反应机理、测试方法等方面也具有可推广的科学价值。 三、同行评价: 课题组在实验研究过程中,得到了同行的热情帮助,也得到大家的赞许和认可。代表作8篇,总引用82次,单篇最高引用39次。加拿大Renewable Energy Global Innovations Ltd推荐课题组准对称电池论文为网站科技论文,课题组所研发的材料体系和电池构造方法,同时也受到了吉林大学、哈尔滨工业大学、台湾国立大学、俄罗斯高温电化学所等海内外同行的高度评价。
[成果] 1800220314 安徽
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:(一)项目所属的学科技术领域: 光电太阳能转换是将太阳能直接转换成电能的一种形。染料敏化太阳能电池由于低成本和高的光电转换效率已被广泛研究。因此,功能性光敏剂的设计、合成及其在太阳能电池中的应用具有举足轻重的地位。 (二)主要研究内容: 1.钌光敏剂的设计、合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用。研究了三苯胺、咔唑基等不同给电子基团对光电转化效率的影响及在电子转移机制中的作用,建立筛选高效钌光敏剂的方法。2.卟啉类光敏剂的设计、合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用。研究在卟啉环的不同位置引入缺电子基团对光电转换效率的影响,建立筛选高效率卟啉类光敏剂的方法。3.功能性光敏剂在电化学传感器中的应用。研究分子对过氧化氢和亚硝酸盐的快速、灵敏、宽线性范围的检测,建立非酶电化学传感器仿生界面的构筑方法。4.功能性光敏剂在光学传感器中应用。研究分子对重金属离子和阴离子的识别作用,实现传感器分子对目标检测物的高选择和超灵敏识别。5.模拟计算分子结构与光电转换效率、光电化学传感器识别物之间的相互作用机制,实现理论计算与实验的有效结合。 (三)科学发现点和科学价值: 1.设计合成了三苯胺和咔唑基钌光敏剂,研究光敏剂敏化太阳能电池的光电性质。钌光敏剂敏化的电池具有较好的光电性能明,源于三苯胺或咔唑具有较强的给电子能力,光敏剂具有高的摩尔消光系数和三苯胺/咔唑基的存在能减小电子复合的速率。2.缺电子基团引入卟啉环的不同位置,构建了D-A’-Por-π-A和D-Por-A’-π-A类卟啉光敏剂。研究啉光敏剂对准固态电池的光电性质的影响。结果表明,键合缺电子基于受体附近,有利于电子离域在LUMO,提高电子的不对称性,从而利于分子内电荷转移。3.利用卟啉光敏剂优越的电化学性能,研究结构新颖、光电性能优异的卟啉类光敏剂对H2O2及亚硝酸盐的光电催化性能,实现功能化光敏剂在电化学传感器中的应用。4.功能化钌光敏剂对Hg2+和F-的识别作用。构建了肉眼识别和荧光光谱“turn-on”型的Hg2+和F-光化学传感器。实现功能化光敏剂在光化学传感器中的应用。5.理论模拟分子结构与光电性质、传感器识别物之间的相互作用、阐释实验现象,实现理论计算与实验结果的有机结合。 (四)同行引用评价: 课题组成员以第一作者或通讯作者发表相关SCI收录论文65篇,均被SCI收录,部分论文发表在影响因子较高的国际著名期刊如Inorg. Chem., J of Power Source, Anal. Chem., Phys. Chem. Chem. Sens. Actuators B: Chem.等。发表论文有较高的引用率,8篇代表作中,被SCI期刊总引用153次,被SCI期刊他引115次。
[成果] 1800220320 安徽
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于功能材料领域。太阳能转换成电能(光伏发电)或化学能(光生燃料)都涉及到光吸收、光生载流子分离及传输等关键过程,包括光活性材料和促进光生载流子分离的异质界面材料在内的界面关键材料直接影响这些过程的效率,从而直接决定了整个器件的能量转换效率。该项目以发展太阳能光电转换界面关键材料为目标,集中于通过新设计提高光活性材料对太阳光的吸收效率以及通过界面修饰提高光生载流子分离及传输效率,并在太阳能电池器件和光催化产氢体系中实现了高能量转换效率,取得了创新性研究成果。重要科学发现如下: (1)提出了表面等离子体激元、荧光上转换、异常光学透过效应等几种新设计,有效地提高了光活性材料对太阳光的吸收效率,为提高太阳能电池的效率提供了新的思路;进一步地,在聚合物太阳能电池器件中利用表面等离子体激元效应将电池效率提高了约16%,验证了新设计的可行性; (2)发展了通过表面活性剂修饰PEDOT:PSS提高其导电性的新方法,并以其替代价格昂贵的ITO实现了文章发表时国际上最高效率( 7.06%)的非ITO阳极的聚合物太阳电池器件;开发了包括石墨相氮化碳(g-C3N4)量子点、新型的C60-石墨烯杂化材料等不同类型的新型有机小分子界面材料,通过界面修饰有效地提高了聚合物太阳能电池的效率; (3)开发了基于非贵金属的磷化物、异相非贵金属的铜基氧化物等新型助催化剂,获得了文章发表时国际上可见光光照条件下最高产氢效率(量子效率达41%);通过金属纳米粒子界面修饰金属氧化物半导体纳米材料,显著提升了其光催化性能。 8篇代表性论文发表在Energy Environ. Sci.,Nano Energy,Adv. Funct. Mater.,ACS Nano,ACS Catal.等有影响的国际SCI期刊上,SCI他引662次,单篇最高SCI他引193次,3篇入选ESI高被引论文。相关研究成果产生了重要学术影响,受到了他人广泛引用与高度评价,引文作者包括美国科学院、瑞典皇家科学院、中国科学院/工程院等多位院士及其他数十位国内外同领域知名学者。项目组还应邀为CRC Press和In Tech出版社出版的专著各撰写了一个章节。项目第一完成人入选中科院“百人计划”并获结题评估优秀,第二和第三完成人分别入选中组部首批“千人计划”及“青年千人计划”。
[成果] 1800220186 安徽
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:太阳能是人类使用的最主要清洁能源之一,2017年中国太阳能电池装机量位列世界第一。大力开发太阳能资源是加快中国能源结构调整,改善人民生活环境质量的重要举措。薄膜太阳能电池由于弱光性好、易与建筑一体化使用,已成为发展的趋势,在国际市场上受到高度重视及快速发展。薄膜太阳能电池的半导体制造过程对作为关键基础材料的导电玻璃提出了更高的要求,但生产技术长期被国外垄断,严重制约了中国薄膜太阳能电池产业发展。因此,高应变点导电玻璃的规模化生产技术亟待自主开发。2013~2016年间,该项目通过协同创新、联合攻关,研发出高应变点玻璃成分体系,攻克了高黏度玻璃液高效熔化、高精度宽板成型技术,创造性地开发了铜锌系背电极,突破了高均匀成膜工艺,实现了装备的国产化、智能化,量产了国内首片高应变点导电玻璃,打破国外垄断并将产品推广至欧、日薄膜太阳能电池制造商。 创新点如下: (1)研发了高应变点玻璃成分体系。开发了RO-R2O-Al2O3-SiO2系统的玻璃组成,应变点高达580℃;建立了锥形粒度分布的新原料粒度体系,调控熔化部环流,产品斑马角达到45°,提升幅度超过30%;开发了多温区耦合澄清技术,气泡微缺陷减少60%,突破了高质量熔化的技术瓶颈。 (2)创新高黏度玻璃液稳定成型工艺。开发了“高温浅池宽板”成型技术,实现了高黏度宽幅玻璃带高温稳定成型,厚薄差≤0.03mm;独创了“横向温差等比缓降”成型技术,实现横向温差在拉引方向上以指数模式精确缓慢降低,玻璃板弯曲度≤0.5mm;集成开发了“连续承载无损传输、选择性切割”系统,实现了高强玻璃板的微损切割,破片率≤3.4%,良品率≥91%。技术成果工业化稳定量产,产品质量国际先进。 (3)首次研发了具有复合阻挡功能的低电阻铜锌背电极膜系,解决了薄膜太阳能电池半导体生产过程中多元素扩散带来的负面影响,产品面电阻≤0.64Ω/□,导电性能提升20%,钼资源节约80%,组件功率平均增加2.5W,等效光电转换效率提升1.8%;开发高真空溅射、高均匀成膜、高精度检测等核心技术,膜层均匀性达±0.5%,铜锌系背电极完全匹配现行铜铟镓硒(CIGS)生产工艺,成品率≥98%。开发了制造执行(MES)及产品识别(AIS)系统,实现全线智能化控制。 该项目授权发明专利6项,授权实用新型专利4项,发表论文3篇。产品供给日本SOLAR FRONTIER、德国AVANCIS、安徽的凯盛光伏材料有限公司等CIGS薄膜太阳能电池制造商。项目完成单位新增销售收入6640.1万元,新增利润2069.6万元,与安徽省既有薄膜太阳能电池产业实现上下游联动,新增就业岗位200个,有力推动了当地经济发展。 项目技术成果填补了中国在薄膜太阳能电池关键基础材料领域的空白,完善了产业链构成,增强了国际话语权,具有显著的经济社会效益。
[成果] 1800160015 湖北
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属低维无机非金属材料与新能源交叉领域。太阳能是最重要的可再生能源,硅基太阳能电池成本高,迫切需要发展敏化、有机、钙钛矿等新型太阳能电池。其中,半导体光电极起着重要的作用,而纳米阵列可促进光生载流子输运和分离,对提高太阳能转换效率具有重要意义。该项目创新性设计制备了多种新颖结构半导体纳米阵列光电极及其太阳能电池,创造性发展了系列材料制备方法,获得了优异的光电性能。主要创新发现: (1).创造性发展了一种温和的电化学沉积法,在ITO玻璃上大规模制备ZnO/CdTe纳米电缆阵列电极,成功解决了CdTe难于与ZnO形成良好核壳结构的难题,提高了纳米阵列量子点敏化太阳能电池光电流。获佐治亚理工大学王中林院士高度评价:“王等人发展了一种与ZnO纳米线相适应的、大规模制备ZnO/CdTe核壳纳米阵列的、温和的电化学沉积方法⋯⋯获得了CdTe与ZnO之间完整无缺的界面⋯⋯”。 (2).创新性实现了氧化钛纳米管阵列的大面积制备、剥离、转移和管内纳米颗粒的成功引入,并作为光阳极组装染料敏化太阳能电池,转换效率达9.8%。长江学者余家国教授认为:“这是基于TiO2纳米管阵列染料敏化太阳能电池所报告的最高效率”。 (3).创造性发展了醇酸共处理在塑料基底上制备PEDOT:PSS薄膜电极的方法,克服了浸润性差和导电性差的难题,电导率高达3560 S/cm,应用于P3HT:PCBM柔性有机太阳能电池效率3.92%。国家千人刘向阳教授接连用两个“record”评价。 (4).首次采用热化学法制备了CdTe纳米阵列电极,获得1.52 eV强带边发光,CdTe探测器呈现优异的光电响应特性,性能参数被日本材料科学院Y. Bando教授、姚建年院士、加州大学欧文分校校长R. Penner教授多次应用。 8篇代表性论文平均影响因子7.26,ESI高被引论文2篇,J. Mater. Chem.热点论文1篇,SCI他引407次,总他引1257次,单篇最高SCI他引205次。
[成果] 1800290065 江苏
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:该项目通过全面、系统的分析,凝练出影响锂空气电池安全性、能量密度和寿命的深层次物理与化学问题,进而有针对性地开展锂空气电池性能演变及安全机制、关键材料设计与可控制备的理论基础、及高性能锂空气电池新体系构建的基础科学问题的研究。主要目的在于从源头上理清纳米催化材料和多孔空气电极在能量转换和储存过程中的机理,掌握离子、氧气分子等运输机制,电解质在分子水平上的优化设计以及与纳米催化材料之间相容性的提高等。 制备了高性能碳基催化材料及多种具有双效催化功能的纳米催化材料,包括Fe2O3/graphene正极催化剂和新型三维石墨烯-硫化钼气凝胶催化剂等,有效降低了ORR和OER过程中的过电位,提高了电池能量转换效率,减少了副反应。 对锂氧气电池的电解液进行了一系列的改进及优化;同时,也进行了一系列新型电解质的研究。如新型的LiFSI盐、八甲基环四硅氧烷(OMTS)添加剂、含有0.05M LiI的聚合物电解质、锂化全氟磺酸新型聚合物电解质以及呋喃(2-Me-THF)电解液、碳酸酯(PC)电解液中的Li+/Li电对的电化学行为研究,为锂氧气电池的能量密度提升提供了保证。 提出了一系列对锂氧电池负极改性的方法。如设计并合成具有3D柔性结构以及自愈合等多功能的新型聚合物电极粘结剂(PAA-P(HEA-co-DMA))以使商业化的SiO材料具有优异的循环性能和倍率性能、金属锂负极表面构建由烷基碳酸锂以及氯化锂组成的有机-无机杂化保护层,大大提高了金属锂的循环寿命。 在原位表征技术方面,利用电化学原位红外反射光谱研究了非水体系中O2电催化还原及氧化物分解过程的表面反应与动力学;将原位电化学红外谱学技术拓展至锂氧气电池电解液的不稳定性研究中,在分子水平上实时监测DMSO和分解产物在金表面的吸、脱附过程,初步揭示了DMSO的分解与电位以及活性中间产物间的关系。
[成果] 1800240346 江苏
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:项目成果属于新材料和化学工程交叉领域。发展清洁可再生能源已成为全球性战略和中国重大国策。太阳能电池耦合二次电池是转换和存储太阳能最有效的方法之一,而电极材料是太阳能转换与存储电池的核心。商业化电极材料普遍存在导电性差、体积效应大、结构稳定性差等亟待解决的共性关键难题,导致电池在使用寿命、效率、安全性和成本方面难以同时满足实际应用需求。 项目在国家杰出青年基金、国家863计划、国家科技支撑计划等资助下,开展了基础理论、新技术和工程化应用三个层面的系统研究,提出了“电极材料微结构—性能调控”、“电极组分/纳微界面—结构强化”的研究思路,发明了电极材料生长和性能调控的方法和技术,开发出高性能长寿命可再生能源转换与存储器件用新材料体系,形成电极关键材料的绿色规模化生产技术,建成具有自主知识产权的生产线,在相关行业实现规模应用,奠定了中国在相关领域的国际领先地位。 主要创新成果: 1、发明了高性能电池电极材料微结构与性能调控方法。揭示了纳微形态影响电极材料电子/离子传输的规律;阐明了电极材料微结构调控载流子传输机制;发明了通过反应过程和受限分子扩散来控制反应源供给速率,进而调控电极材料生长和微结构的方法;研制出微结构可控的低维半导体氧化物和硫族化合物单分散纳米电极材料,实现了电子/离子“短程迁移”,解决了电极材料导电性差的难题。 2、发明了电池电极材料的界面调控与电极结构强化技术。揭示了石墨烯和钛基材料的纳微形态对电极增强导电和稳定结构的机制;发明了电极复合材料反应自组装新方法和超声辅助气相复合新技术;研制出两类微观结构高度有序的新型电极材料产品体系—石墨烯-纳米电极材料和石墨烯-钛基纳微材料-铅膏,大幅提升了电极导电性,有效缓解电极材料的巨大体积效应,延长锂离子电池寿命2倍以上、铅酸蓄电池寿命1.5倍以上。 3、开发了低维电极关键材料高质量低成本的工程化制备成套工艺/技术/生产线。将化学工程原理和方法应用到电极关键材料的规模化制备工艺设计中,基于反应热力学和传递过程模型建立了调控钛基纳微材料微观结构、形貌和组成的方法,开发了制备新工艺和关键装备,建成世界先进的千吨级工业生产线,打破了国外技术垄断;基于反应动力学和传递过程模型建立了精确调控石墨烯微观结构和表面性质的方法,发明了安全高效的石墨氧化技术、绿色的氧化石墨烯还原技术,开发出酸回收工艺和酸碱废水耦合处理工艺,发明了成套核心装备,建成世界领先的百吨级石墨烯生产线。 项目获授权发明专利10项,发表SCI论文50余篇,他引2000余次,8篇代表论文被国际顶级期刊Chem. Rev.、Adv. Mater.、Angew. Chem.等正面他引247次。项目成果已在超威集团、太白集团等多家知名企业实现产业应用,经济和社会效益显著,由基础科学发现推动技术创新进而驱动工程化应用,为材料和化学工程领域的科技进步、资源可持续发展做出了贡献。
[成果] 1800140001 江苏
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:光伏发电是中国重点发展的战略新兴产业。实现光伏平价上网的关键在于电池的高效和低成本。高效低成本晶硅太阳电池产业化制造技术是制约其推广的瓶颈,国家将“高效电池生产技术”定为优先发展的产业技术。 项目围绕光吸收利用、光生载流子分离、光生载流子收集三大科学技术问题,在国家973、863和工信部基金等项目支持下,突破了制约高效低成本晶硅电池产业化技术瓶颈,发明了成套制造技术,鉴定评价:“项目技术达到国际先进水平,应用该技术制造的产品光电转化效率达到了国际领先水平”。 主要发明点:1.发明了高效多晶硅锭制备技术,通过自主开发诱导涂层对晶体生长成核的控制、高精度的热场设计和杂质调控,硅片少子寿命提高50%。2.发明了易钝化晶硅多级微纳结构制备技术,通过化学湿法与反应离子刻蚀相结合的微纳结构制造、模板法和金属催化湿法刻蚀的协同制造,反射率在5%-15%范围内可调。3.发明了超薄缓冲层叠加主体介质钝化技术,通过纳米级微损伤层精确可控去除、晶硅太阳电池n型和p型区界面高效钝化,实现复杂微纳结构表面高效钝化,表面复合速率降至10cm/s以下。4.发明了低界面复合限制掺杂技术,通过分步式扩散梯度磷掺杂和纳秒激光局域硼掺杂,n区饱和电流密度降低到96 fA/cm2、p区降低到400 fA/cm2。5.发明了少遮光低复合电极制造技术,通过量产丝网印刷叠加浮金属化,开路电压提高0.6 mV。 项目整体技术自2014年1月在常州天合光能有限公司推广应用,实现了工业化生产,连续15次创造和刷新太阳能电池效率和组件输出功率的世界纪录。授权发明专利63件;发表论文58篇;制定光伏行业标准25件(其中国际标准12件);培养硕士12名,博士3名。产品推广至日本、英国、德国、瑞士等国家,近三年实现产品销售收入582.2亿元,新增利润17.7亿元,新增税收7.4亿元。为推行光伏电力平价上网做出了贡献,使得中国晶硅电池制造技术国际领先,为中国光伏产业发展和国际地位提高起到了巨大促进作用。成果还被用于多个国内外公益、扶贫项目。
[成果] 1800240170 江苏
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2018
成果简介:该项目来源于国家863计划项目及工信部电子发展基金项目,为了充分提高太阳能电池转换效率,引入并完成了钝化发射极和背表面技术的产业化。所述钝化发射极和背表面电池(PERC)结构不仅可以大幅降低背表面电学复合速率,还可以形成良好的内部光学背反射机制,尤其是在硅片向着薄片化的发展趋势下,电池表面钝化质量和内部背反射效果的重要性就更加凸显。PERC电池是一种高效先进的晶硅光伏电池。 (1)在传统湿法刻蚀基础上,研发了背面平坦化技术。背表面平坦化引起的电池长波反射率的提高在电池短路电流上得到了体现,与未经背表面处理的电池相比,背表面平坦化处理后的电池Jsc提高了0.2mA/cm2。 (2)使用产业化的PECVD设备在P型单晶硅片背表面制备AlOx和SiNy薄膜,对背面钝化膜层结构、沉积工艺以及电池集成工艺等进行了深入的研究。 (3)研究了不同激光功率在单晶硅抛光背表面上镀制的AlOx/SiNy叠层膜的开窗效果,综合评估PERC电池的激光刻蚀开窗工艺对背钝化面积的损失、铝硅的接触以及激光造成的损伤等多方面的影响。 (4)局部背场(Local BSF)形成技术,局域铝背场的质量对PERC电池性能的影响至关重要。为获得最佳的电性能,需要同时考虑空洞增多引起的串联电阻的增大和开窗区域钝化效果的降低,以及空洞减少、槽宽变宽引起的非开窗区域钝化面积的损失。 (5)江南大学为该项目主要提供理论与机理的分析与支持、技术路线方向性的支持、各种测试分析等方面。 1)对于氧化铝钝化方面,从钝化机理、载流子传输、钝化膜层内固定负电荷调整方向等方面提供理论依据,通过相当多模型建立与计算,提供合适的钝化膜层性质需求参数; 2)对PERC电池浆料和烧结工艺等方面开展研究,提供了PERC浆料的选型要求和适合的烧结方式; 3)开发了适用于光伏电池测试使用的LED太阳模拟器,并继续深入研究,设计和开发了以LED为光源的晶体硅太阳电池氢钝化装置,为克服PERC电池光致衰减的缺陷、提升产品品质提供了方法与思路,通过提供大量氢钝化实验数据以及经验,协助尚德公司建立起适合产业化的、低成本抗光衰技术; 4)通过对扩散过程的深入研究,提供了有利于进一步提供转换效率的前面场分布方案。 该项目相关授权专利10项,其中发明专利6项,实用新型4项。所有专利均与该项目技术相关,涉及太阳能电池及其组件产品。2015年通过国家太阳能光伏产品质量监督检验中心检测M1单晶PERC太阳能电池转换效率达到21.11%,M2单晶PERC太阳能电池转换效率达到21.31%,采用单晶PERC太阳能电池的光伏组件输出功率达到300.2W(60片)。达到地面用光伏组件“领跑者”认证最高等级。单晶PERC太阳能电池量产批次平均效率达到21.6%,处于行业领先水平。近两年应用该技术产品的单位约170家,合计新增PERC组件销售5.2亿元,新增净利润711万元。
[成果] 1700441846 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:该项目通过采用自主研发的多元复合正极材料、硅碳负极材料、PVDF陶瓷涂覆隔膜、特种电解液和工艺技术,研究了在不同温度、充放电下与安全测试的相平衡关系,测定了材料在软包电芯中的循环性能。通过优化溶剂组合,获得了高低温兼顾的电解液,设计出了一种特殊结构的化合物,其具有高沸点、高闪点、高介电常数、低熔点、低粘度等优良特性,用作电解液溶剂。研究制备出在高温与低温下的电化学性能均表现良好、能量密度高于200wh/kg的锂离子动力电池。产品具有可高倍率充放电、耐低温、安全可靠、使用寿命长等优点。开发出的不燃烧电池,解决了电池热失控的问题,电池的安全性得以提高,产品已经完全达到了项目预期的所有技术指标,并已基本具备产业化能力。项目已获得的发明授权专利有24件。
[成果] 1700441873 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:该项目高耐压值多晶硅光伏组件工艺关键技术的研究,节约成本,减少能耗的同时,充分利用现有的工艺设备,通过研究分析组件功率的衰减的影响因素、组件工艺气泡产生的原因、封装热压过程的等的深入研究分析,使得组件最大系统电压达到行业领先的1200V DC,增加产品的竞争力。该项目高耐压光伏组件关键技术的研究,符合市场对于更加安全、适用性更强的高耐压值多晶硅光伏组件的需求。中国东部地区主要是以分布式光伏为主,最大系统电压的提升,单个光伏阵列单元可以安装更多的光伏组件,节约了逆变器、汇流箱等器件的采购成本,总体降低了组件的安装成本,利于分布式光伏的推广应用。中国西部偏远地区,很多村落至今未通电,气候条件高湿寒冷,组件的电气安全性、工作可靠性对于光伏组件的推广应用至关重要。安装高耐压光伏组件不仅可以解决西部偏远地区"无电可用"的历史难题;同时由于其性能优异,质量问题少,维护成本低,社会经济意义重大。组件制造企业,无需对设备进行升级改造,在不增加设备支出成本的基础上,通过该工艺制作的组件,产量质量将极大提升,由于组件的超高品质,在25年的组件寿命周期内,将持续提供清洁、安全的新能源,市场前景广阔。通过该项目的实施,将使企业的生产效率显著提升、质量明显提高、实力大大增强、面貌焕然一新,为企业的可持续发展、积极参与国内外市场竞争打下坚实基础。在对产品的使用情况以及市场反馈情况进行分析的基础上,组织有关技术人员产品生产过程中的原材料筛选、技术条件、岗位操作法、生产工艺规程以及一系列的技术文件作了进一步的补充、修正和规范。项目于2016年6月完成研发工作,2016年8月进行批量生产。2016年9月至11月分别实现销售收入360万元,税金25万元,利润42万元。项目在2017年的预计是:将形成年产可新增销售收入2000万元,销售税金及附加为135万元,净利润300万元,并可望提高出口;该项目解决的提高多晶硅太阳能电池片效率的共性技术难题,在该省、全国乃至全世界所有太阳能电池片生产企业同样存在,开发的技术具有国际先进水平。
[成果] 1700441874 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:制约光伏产业发展的两个重要问题是光电转换效率和生产成本。而多主栅多晶太阳能电池既能增大电池有效受光面积且不至于显著增大电阻损失影响填充因子,又能降低单片电池银浆耗量,从而使得转换效率提升和生产成本降低,提升企业的市场竞争力。通过多主栅多晶太阳能电池的实施,可推进中国光伏技术的发展和进步,提高光电转换效率,降低太阳电池的生产成本,解决因日益严重的能源匮乏而制约中国经济发展的矛盾。该项目着重在多晶硅太阳能电池片高方阻均匀pn结、四主栅密细栅电极设计上进行了攻关,通过减小发射区表面浅层内"死层"的厚度,采用四主栅密细栅的电极设计等主要研究内容,提升了多晶硅太阳能电池片的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、填充因子(FF)等技术指标。
[成果] 1700440810 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:该项目的开展,使得正Ag浆料耗量下降20%以上,电池的转换效率提高0.1%以上,是一种获得高效低成本晶体硅太阳能电池的有效方法,具有显著的经济效益。通过进一步的技术升级可能使正面的Ag电极可以全部用Cu电极替代,太阳能电池的制备成本进一步降低。TCO镀膜电池Ag金属耗量降低20%;TCO镀膜电池转换效率提高0.1%以上;TCO电池组件可靠性不差于生产线普通产品。
[成果] 1700441071 浙江
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:在传统的极板竖直使用的电池结构外形尺寸不变难适应新标准;但改变外形尺寸,又面临原有市场配套和服务的问题,同时,车厂也需要调整原有设计,成本巨大的背景下。超威电源有限公司作为动力型铅酸蓄电池的龙头企业,另辟蹊径,开发出电池外形尺寸不变、客户接线方式不变、极板水平使用的6-DZM-20水平电池,其目的就是在不改变客户使用条件下,通过结构的创新,提升铅酸动力电池的功率、循环寿命、比能量等关键性能,以适应市场的需求,促进行业的健康发展。
[成果] 1700450547 广西
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:该课题设计依据是2014年度下达的钦州市科学研究与技术开发计划项目的科技攻关课题即:高新技术企业补助及工业关键技术攻关-《高安全、中功率、长寿命18650MP-2000mAh锂离子电池开发与生产》[合同编号:(2015270107)];以及在环保倡导下,为解决能源紧缺和环境污染问题而实施的。技术原理及性能指标:《高安全、中功率、长寿命18650MP-2000mAh锂离子电池开发与生产》属“新能源”→“锂离子电池”技术领域。采用镍钴锰酸锂为正极体系(523),开发出了一种新型“18650MP-2000mAh锂离子电池”产品。其工艺生产技术是根据对材料加工过程结构的保护及循环过程中确保锂离子的在材料间的游动通道通畅(因锂离子的进出对材料结构的破坏。)在温度和湿度的控制下,使其容量、倍率性能、高低温性能达到最优的“18650MP-2000mAh锂离子电池”产品。其工艺生产出的锂电池产品,具有高安全、中功率、长寿命等优点。具体技术指标:能量密度180wh/kg,功率密度540W/kg,1C/3C循环500周容量保持率80%以上,抗重物冲击不冒烟、不起火、不爆炸,抗挤压不冒烟、不起火、不爆炸,抗如冲击不冒烟、不起火、不爆炸。技术的创造性与先进性:采用拥有专利的安全盖帽及使用自主开发的打浆、涂布、制片、卷绕、注液、化成、老化、分容工艺。对镍钴锰酸锂正极、石墨负极、陶瓷隔膜、电解液进行科学的配比创新设计而成产品的配方。已申请国家发明专利2项,填补中国新锂电池制造技术领域中的多项专利技术的空白。即:一种锂离子电池及其制备方法(201610613915.9);一种18650锂离子电池及其制备方法(201610607120.7)。这些专利技术,对该项目课题的核心技术,已形成了系统性知识产权保护,为产品市场竞争提供了较强的优势,其产品理化性能大为提高,可与国内的同类产品相媲美。技术的成熟程度,适用范围和安全性:“18650MP-2000mAh锂离子电池”可作为电动自行车的动力源,这就是该课题开发的的技术优势。采用该创新技术和新工艺所生产的产品,经检测,各项技术指标符合GB/T-31484-2015、GB/T-31485-2015、GB/T-31486-2015、QC/T-743-2006等相关电池标准标准要求,经销售及消费者使用,市场反映强烈。该产品可替代现有的高污染铅酸自行车电池,具有科技含量高,属无污染的绿色产品,并广泛应用电动自行车、电动工具等产品。应用情况及存在的问题:中国圆柱锂离子电池电芯产业发展较晚,技术仍然不够成熟,其产品性能仍可进一步提高;原辅材料市场价上涨,工人工资大幅度提高,导致销售利润下降等不利因素。历年获奖情况:无。
[成果] 1700450548 广西
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:18650-2800mAh型号容量电芯的正极材料大都采用克容量165mAh/g(电压上下限4.35-2.75V),压实度4.2g/cm<'3>的钴酸锂系列锂离子电芯,因为钴酸锂材料的颗粒形貌及分子结构特性决定了它的克容量和压实度,现有的材料在规定的18650型号,通过钴酸锂正极的压实及克容量的调配可以制造出2800mAh容量的圆柱电芯;而为了降低成本,部分厂家在钴酸锂中,添加克容量175mAh/g,(电压上下限4.35-2.75V),压实度为3.9g/cm<'3>的三元材料也可以制造2800mAh容量的圆柱电芯;但是因为型号空间的限制,现有正极材料只能是使用纯钴酸锂或者混合三元制造。而采用钴酸锂或钴酸锂加三元材料作为正极材料的电芯存在如下缺点:成本高、容量低(2750mAh)、循环性能差(0.5/0.5C100周保持率80%以上)。针对现有技术的不足,提供一种新型圆柱锂离子电池电芯。技术原理及性能指标:该发明技术技术成果属于锂离子电池技术领域,涉及一种新型圆柱锂离子电池电芯及其制备方法。技术指标:克容量192mAh/g;容量2800mAh;循环性能0.5/0.5C 200周保持率80%以上;负极石墨(活性物主材)含量)95.5%;溶剂使用量30%。技术的创造性与先进性:该技术将18650-2800mAh型号容量锂离子电池电芯的容量由现有0.2/0.2C充放容量2750mAh提升到了2800mAh以上。通过配方革新及三元性能改良(通过提升镍钴铝酸锂克容量到192mAh/g,电压上下限4.35-2.75V,压实度到3.6g/cm<'3>),将现有钴酸锂或钴酸锂加三元的高成本、容量低(2750mAh)、循环性能差(0.5/0.5C 100周保持率80%以上)的正极体系,完全替换为纯三元(镍钴铝酸锂)低成本、容量高(2800mAh)、循环性能优越的0.5/0.5C 200周保持率80%以上的正极体系。同时,负极石墨(活性物主材)含量由原来的93.8%大幅提升到95.5%,这样可以在18650型号电芯定量的空间里装入更多的活性成分做出更大容量的电芯,且电芯的性能符合国家要求。该新型电芯制备方法中配料的溶剂使用量由原来的33%,减少到30%,涂布的效率提升3%(浆料溶剂含量减少,涂布时极片容易干燥),涂布温度由原来的平均120℃,降低到现在的115℃,能耗降低4%。同时,在正极材料的配方中独立添加占正极材料总量的0.1-1%的草酸,可以中和三元的碱性,减少浆料吸水、增强浆料的流动性,提升涂布的稳定性,保障电芯的容量一致性,涂布后草酸受热分解,不影响电芯的材料配方比例和综合性能。技术的成熟程度,适用范围和安全性:采用该创新技术和新工艺所生产的“一种制备圆柱18650锂离子电池”,经检测,各项技术指标符合GB/T-31484-2015、GB/T-31485-2015、GB/T-31486-2015、QC/T-743-2006等相关电池标准标准要求,经销售及消费者使用,市场反映强烈,深受新能源领域界的欢迎。具有科技含量高,工艺自动化程度高,属无污染的环保产品项目。高能量密度、长寿命,广泛应用于电动汽车、物流车等。无“三废”排放。劳动保护及安全防护均可在常规范围内按国家有关规定办理,无须特殊处理。应用情况及存在的问题:该发明工艺技术所制造的锂电池产品具有应用广泛,市场前景十分广阔。所开发的产品将应用于新能源汽车的动力源,已进入小批量生产。现时主要存在的问题是原辅材料市场价上涨,工人工资大幅度提高,导致销售利润下降等不利因素。历年获奖情况:无。
[成果] 1700450550 广西
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:课题来源与背景:18650-2500mAh型号容量电芯的正极材料大都采用克容量143mAh/g,压实度4.2g/cm的钴酸锂系列锂离子电芯,因为钴酸锂材料的颗粒形貌及分子结构特性决定了它的克容量和压实度,现有的材料在规定的18650型号,通过钴酸锂正极的压实及克容量的调配可以制造出2500mAh容量的圆柱电芯;而为了降低成本,部分厂家在钴酸锂中,添加克容量153-165mAh/g,压实度为3.5-3.9g/cm<'3>的三元材料也可以制造2500mAh容量的圆柱电芯;但是因为型号空间的限制,现有正极材料只能是使用纯钴酸锂或者混合三元制造。而采用钴酸锂或钴酸锂加三元材料作为正极材料的电芯存在如下缺点:成本高、容量低(2450mAh)、循环性能差(0.5/0.5C200周保持率80%以上)。针对现有技术的不足,该成果技术提供了一种新型圆柱锂离子电池电芯。技术原理及性能指标:该发明技术技术成果属于锂离子电池技术领域,涉及一种新型圆柱锂离子电池电芯及其制备方法,其配方:镍钴锰酸锂95.5-98.8%,导电石墨0-0.5%,导电剂0.5-2%,聚偏氟乙烯(PVDF) 0.7-2.0%,石墨94.5-97.5%,SP 0-1.0%,CMC 1-2%, SBR 1.5-2.5%。技术指标:容量2500mAh;0.5/0.5C300周保持率80%以上。技术的创造性与先进性:该技术将18650-2500mAh型号容量锂离子电池电芯的容量由现有的0.2/0.2C充放容量2450mAh提升到2500mAh以上,通过配方革新及三元性能改良(提升克容量,加大压实度),将现有钴酸锂或钴酸锂加三元的高成本、容量低(2450mAh)、循环性能差(0.5/0.5C200周保持率80%以上)的正极体系,完全替换为纯三元(镍钴锰酸锂)低成本、高容量(2500mAh)、循环性能优越0.5/0.5C300周保持率80%以上的正极体系。同时,负极石墨(活性物主材)含量由原来的93.8%大幅提升到95.5%以上。该新型电芯制备方法中配料的溶剂使用量由原来的33%,减少到30%,涂布的效率提升3%(浆料溶剂含量减少,涂布时极片容易干燥),涂布温度由原来的平均120℃,降低到现在的115℃,能耗降低4%。同时,在正极材料的配方中独立添加占正极材料总量的0.1-1%的草酸,可以中和三元的碱性,减少浆料吸水、增强浆料的流动性,提升涂布的稳定性,保障电芯的容量一致性,涂布后草酸受热分解,不影响电芯的材料配方比例和综合性能。技术的成熟程度,适用范围和安全性:采用该创新技术和新工艺所生产的“一种圆柱锂离子电池电芯及其制备方法”,经检测,各项技术指标符合GB/T-31484-2015、GB/T-31485-2015、GB/T-31486-2015、QC/T-743-2006等相关电池标准标准要求,经销售及消费者使用,市场反映强烈,深受新能源领域界的欢迎。具有科技含量高,工艺自动化程度高,属无污染的环保产品项目。高能量密度、长寿命,广泛应用于笔记本电脑、手机、电动汽车、物流车等。无“三废”排放。劳动保护及安全防护均可在常规范围内按国家有关规定办理,无须特殊处理。应用情况及存在的问题:该发明工艺技术所制造的锂电池产品具有应用广泛,市场前景十分广阔。已应用于笔记本、手机、电动车等领域。现时主要存在的问题是原辅材料市场价上涨,工人工资大幅度提高,导致销售利润下降等不利因素。历年获奖情况:无。
[成果] 1700460038 福建
TM91 应用技术 电池制造 公布年份:2017
成果简介:镁合金具有密度小,理论比容量大,标准电极电位负、电压范围广等优点,因此作为阳极材料被广泛应用于化学电源中。镁基阳极材料还存在极化严重、阳极利用率低、激活时间长等不足。传统镁基阳极材料的开发以"尝试法"为主,研发周期长,浪费了大量人力和物力,严重阻碍了镁基阳极材料的发展。2011年,随着"材料基因组"计划的的提出,研究者希望通过材料的设计来开发新型镁基材料。相图作为"材料基因组"中的重要组成部分,受到越来越多研究者的关注。目前已报道的镁基阳极材料相平衡信息相对匮乏,有必要对其相平衡信息进行完善,并利用CALPHAD(Calculation of Phase Diagrams)方法,建立Mg阳极材料多元系的热力学数据库,对开发新型镁基阳极材料具有重要的理论意义和实际应用价值。在厦门市科技局"国家级对台科技合作与交流基地项目"的资助下,针对高性能海水电池用Mg基阳极材料,首先采用CALPHAD方法,统一热力学模型,建立了Mg基阳极材料多元系合金热力学数据库。在此基础上设计出了合理的Mg基阳极材料成分以及热处理工艺,研制出了Mg-Pb-Zn-Ga和Mg-Pb-Zn-Al-Ga阳极材料,其腐蚀电流密度分别为0.76mA/cm<'2>和1.64mA/cm<'2>,在电流密度为100mA/cm<'2>下放电600s后的平均电位分别为-1.78V和-1.795V,阳极利用率分别达到了85.15%和83.09%。该成果具有自主知识产权,对于推动国防工业以及海水电池用Mg基阳极材料产业的发展具有重要的现实意义。同时,该类材料的市场需求量巨大,一旦投入生产,可望带来极其显著的经济效益。
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