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2.新能源材料制备技术及应用基础研究

【来源: | 发布日期:2014-12-19 】

新能源材料是国家“十五”、“十一五”发展规划中重点发展的领域之一,在“十二五”发展规划中仍占据着重要的地位。我省拥有着丰富的铜、稀土和锂等特色优势资源,针对我省特色资源优势,以高效储能,高效光电能量转换,节能降耗为目标,在锂离子电池材料及其动力电池、太阳能电池材料、燃料电池材料等方面开展研究理论与技术研究工作,形成了如下特色、优势方向:

(1) 富锂锰基正极材料及其动力电池。在化学电源及其能源材料领域,开展了高性价比锂离子电池及其相关正、负极材料及导电剂、碳纳米电极的研究。在锂离子电池方面,开展了电池的电化学性能、安全性能以及不同类型动力电池的制备工艺与设计研究;在电池材料方面,开展了用湿化学法制备高密度球形正极材料前驱体、镍钴锰三元和镍掺杂锰基正极材料的设计及高温合成的研究,并开发了新型富锂锰基正极材料,其中锂离子电池富锂锰基正极材料和三元正极材料的研究成果在江西江特锂电材料有限公司中得到了推广,在电池负极材料方面开展了纳米碳管的储锂性能研究,纳米碳管的导电剂应用研究等。

(2) 薄膜太阳能电池材料。透明导电氧化物(TCO)薄膜具有陷光结构,有比较大的表面粗糙度,通过对光的反射、折射和散射,将入射到薄膜中的光线分散到各个角度,从而增加光在太阳电池吸收层中的光程,增加光的吸收,改善陷光效果,对提高硅基薄膜太阳电池的效率和稳定性能起到决定性的影响,对氧化锌基透明导电薄膜的制备工艺、性能和机理进行了系统研究。

(3) 极性导电材料制备技术与应用。在储能及能源转换过程中必须依赖于导电材料将电流引出,针对锂离子电池、太阳能电池等储能及能量转换装置中所需要的在高强导电铜合金材料进行了研究。在铜电解新技术研究方面,承担了科技部环保型电解铜箔的表面处理剂、应用电镀方式生产涂树脂铜箔和可剥离超薄铜箔等研究工作。在铝电解领域,开展了节能型电解槽设计、电解环境条件对阴极炭块性能影响规律的研究,研究成果在该行业得到推广应用,并产生了具大的经济效益。

(4)质子交换膜燃料电池用材料。在燃料电池的发展中,质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)被认为是一种最有发展前景的燃料电池。针对PEMFC的四大关键技术之一“低成本PEMFC电催化剂的制备”开展了高分散、高导电与低成本的碳载铂电催化剂研究,实现了铂颗粒的最佳催化粒径(3-5 nm),使其电催化剂性能超过目前商用催化剂性能的30 %以上;由于贵金属铂的稀缺性,在未来的发展中,必须开发更为廉价的电催化剂,针对江西的钨资源优势,目前正在有序开展的钨基PEMFC电催化剂可能有效解决上述问题,前期的初步结果已显示出其替代稀有贵金属的极大优势。

本方向拥有一支年富力强、水平较高的学术队伍,其中有教授2人、副教授5人、具有博士学位5人。近五年来,本研究方向主持国家自然科学基金、国家科技部科技项目、江西省科技厅、教育厅科研项目30项,企业委托项目14项。发表学术论文100余篇,其中被SCI、EI收录16篇,累计科研经费达1331万元,培养研究生20人。研究成果已在多家生产企业得到广泛应用,直接经济效益5000多万元。