新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展對儲能提出了更高要求，而高性能、長壽命的電池是其核心關(guān)鍵。為了助力高性能電池材料研發(fā)與應(yīng)用，暖城鄂爾多斯（上海）人才科創(chuàng)中心引入了上海交大未來能源材料創(chuàng)制與應(yīng)用團(tuán)隊，為電池新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐。

上海交大未來能源材料創(chuàng)制與應(yīng)用團(tuán)隊

電池新材料攻關(guān)核心難題能源低碳化貢獻(xiàn)智慧方案

團(tuán)隊介紹

該團(tuán)隊由上海交通大學(xué)講席教授、未來材料創(chuàng)制中心主任黃富強領(lǐng)銜。團(tuán)隊以國家能源重大戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，提升鄂爾多斯能源科技原始創(chuàng)新為核心，充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，開展能量轉(zhuǎn)化、存儲、輸運、利用新技術(shù)交叉融合應(yīng)用研究，實現(xiàn)未來能源材料創(chuàng)制關(guān)鍵核心技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)化突破。

專家介紹

黃富強

職務(wù)：

上海交通大學(xué)講席教授/未來材料創(chuàng)制中心主任/杰青/院士候選人

教育與專業(yè)經(jīng)歷：

?1987-1990，南京理工大學(xué)化工學(xué)院 本科；

?1990-1993，吉林大學(xué)理論化學(xué)研究所 碩士；

?1993-1996，北京師范大學(xué)化學(xué)系 博士

?1996-1998，美國密歇根大學(xué)化學(xué)系 Research Associate

?1998-2000，美國西北大學(xué)化學(xué)系  Postdoctoral Fellow

?2001-2002，美國西門子集團(tuán)Osram Sylvania Inc.  Principal Scientist

2002-2003，美國賓夕法尼亞大學(xué)材料科學(xué)與工程系Research Staff

?2003-2023，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所 研究員/首席研究員；

?2010-2023，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院(兼職) 教授/博雅特聘教授；

?2023-至今，上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 講席教授。

榮譽與成就：

中國化學(xué)會會士、理事；中國化學(xué)會能源化學(xué)專業(yè)委員會主任；國家杰青基金項目獲得者（結(jié)題特優(yōu)）；國家級高層次人才；中組部-人社部國家高層次人才特殊支持計劃“萬人計劃”領(lǐng)軍人才；中組部-人社部國家高層次人才特殊支持計劃領(lǐng)軍人才。

團(tuán)隊技術(shù)介紹

一、高容量高穩(wěn)定低成本固相法制備硅基負(fù)極

硅基負(fù)極，是長續(xù)航電池、固態(tài)電池關(guān)鍵材料，具有高質(zhì)量比容量、高體積比容量、原料分布廣泛、放電平臺合適等突出優(yōu)勢，可大幅提升電池快充性能，被認(rèn)為是最具潛力的下一代高性能負(fù)極材料市場。本團(tuán)隊開發(fā)的硅基負(fù)極產(chǎn)品解決了硅膨脹粉化核心問題，為當(dāng)前高性能硅基負(fù)極帶來“質(zhì)變”。該項目圍繞非氣相沉積原位生成硅碳負(fù)極、微米硅前驅(qū)體以及氣相沉積關(guān)鍵核心前驅(qū)體材料多孔碳展開持續(xù)攻關(guān)，現(xiàn)已具備新型硅基負(fù)極材料定制化開發(fā)能力，具有優(yōu)秀的迭代能力和成本優(yōu)勢，可為新能源汽車動力電池、消費電子電池及各類儲能電池提供高品質(zhì)核心電極材料。硅基負(fù)極產(chǎn)品比容量＞2000 mAh/g，穩(wěn)定循環(huán)壽命＞1500 次，首次庫倫效率＞95%，綜合性能行業(yè)領(lǐng)先。石墨復(fù)合產(chǎn)品首次庫倫效率均＞95%，極片膨脹率均<30%，且比容量可在400-1800mAh/g 進(jìn)行寬域定制，較市面同類產(chǎn)品具更長循環(huán)壽命、更低成本，性價比極優(yōu)。

項目擁有百噸級中試產(chǎn)線，成功將科技成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用落地。2024 年計劃融資并建設(shè)千噸級產(chǎn)線，年產(chǎn)值約10 億元，已在千噸級合作量產(chǎn)線進(jìn)行宏量試制和驗證，備戰(zhàn)快速出貨需求，在手訂單超 50 噸。

二、煤炭基鈉離子電池硬碳

該項目圍繞低成本鈉離子電池聚陰離子復(fù)合磷酸鹽正極、長壽命高安全磷酸釩鈉正極、高熵層狀氧化物正極、高首效高得碳率硬碳等關(guān)鍵電池材料展開持續(xù)攻關(guān)，致力于為國家智能電網(wǎng)、新型儲能重大專項和重點工程提供關(guān)鍵核心電源材料和系統(tǒng)，持續(xù)鞏固技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢和產(chǎn)品競爭力。
三、稀土基固態(tài)電池固態(tài)電解質(zhì)

固態(tài)電池是一種新型電池，其無可替代的安全性和長續(xù)航性能可充分避免傳統(tǒng)鋰電價格內(nèi)卷，因此儲能行業(yè)有“動力電池上半場由鋰電池主導(dǎo)，下半場固態(tài)電池將成主角”的說法。固態(tài)電解質(zhì)制備技術(shù)，是固態(tài)電池電極材料的關(guān)鍵核心。當(dāng)前市場上，固態(tài)電解質(zhì)無法滿足室溫高導(dǎo)電率，極大限制了離子的傳輸效率。固態(tài)電解質(zhì)是全固態(tài)電池量產(chǎn)落地的核心材料瓶頸。該項目針對全固態(tài)電池、半固態(tài)電池等新型電池需求，開發(fā)出稀土基全固態(tài)電池固態(tài)電解質(zhì)核心材料及前驅(qū)體、電解質(zhì)復(fù)合隔膜等系列技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于新能源動力汽車、高性能消費電池、高功率電動工具、新型儲能模組和 PACK 生產(chǎn)等領(lǐng)域。

平臺介紹

一、全固態(tài)電池前沿儲能試制線

團(tuán)隊在鄂爾多斯上?！帮w地”建設(shè)聯(lián)合平臺“全固態(tài)電池前沿儲能試制線”，該平臺以轉(zhuǎn)化應(yīng)用落地為導(dǎo)向，立足上海交大團(tuán)隊固態(tài)電解質(zhì)材料技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢，打通全固態(tài)電池從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”。面向 3C、動力電池和新型儲能等不同領(lǐng)域需求，重點開展搭載硫化物、氧化物及混合創(chuàng)新體系固態(tài)電解質(zhì)的具有本征安全雙高全固態(tài)電池研制，提升全固態(tài)電池循環(huán)壽命和充放電性能，通過從“1-10”的放大研發(fā)，優(yōu)化全固態(tài)電池材料性能和制造工藝，加速我國全固態(tài)電池關(guān)鍵材料與器件的量產(chǎn)轉(zhuǎn)化落地鄂爾多斯。

全固態(tài)電池前沿儲能試制線示意圖

聯(lián)合平臺規(guī)劃建成一條全封閉高潔凈、低露點全固態(tài)電池前沿儲能試制線，具備自主設(shè)計的電極/全固態(tài)電解質(zhì)隔膜一體化原位成型功能、全固態(tài)電池自動組裝功能以及完備的電池封裝測試與失效分析能力，可滿足 10-20Ah 容量全固態(tài)鋰/鈉電池開發(fā)與小批量制備。研發(fā)團(tuán)隊前期基于固態(tài)電解質(zhì)隔膜技術(shù)，研制的新構(gòu)型全固態(tài)鋰電池，能量密度達(dá)到 500Wh/kg，并通過相關(guān)安全性測試。

本征安全雙高全固態(tài)電池針刺無燃爆

二、未來能源材料AI創(chuàng)制功能性平臺

該平臺將在國內(nèi)率先搭建未來能源材料領(lǐng)域 AI 創(chuàng)制實驗室，從材料晶體結(jié)構(gòu)微觀設(shè)計入手，綜合運用化學(xué)動力學(xué)理論計算與模擬、表界面結(jié)構(gòu)解析、凝聚態(tài)物理新奇材料創(chuàng)新理論及模型、無機固體材料化學(xué)構(gòu)效關(guān)系、原位表征計算開發(fā)與反應(yīng)機制探索，充分發(fā)揮上海大科學(xué)裝置、大規(guī)模計算能力研發(fā)優(yōu)勢，精準(zhǔn)設(shè)計并制備出滿足鄂爾多斯能源高質(zhì)量發(fā)展特定需求的關(guān)鍵材料結(jié)構(gòu)，從根本上提升能源材料性能和制備效率。該平臺將包含“未來能源材料 AI 創(chuàng)制功能性平臺”與“材料結(jié)構(gòu)性能分析表征平臺”，重點開展稀土基固態(tài)電解質(zhì)、低成本新型儲能用鈉離子電池硬碳、鈣鈦礦包覆高電壓層狀正極等新能源材料的 AI 制備。

未來能源材料AI創(chuàng)制功能性平臺設(shè)計示意圖

未來能源材料 AI 創(chuàng)制執(zhí)行路徑

三、資源化清潔利用實驗室

本平臺可開展鄂爾多斯煤和稀土的高效資源化利用研究，包括測定煤的化學(xué)元素組成、微結(jié)構(gòu)，通過高通量計算模擬與制備，發(fā)現(xiàn)高性能的特色碳結(jié)構(gòu)，開發(fā)出新能源碳基電極、高效環(huán)保多孔吸附材料、高比表面化工催化載體等的高附加值資源化高新技術(shù)；將稀土材料應(yīng)用于新能源儲能材料中，采用拓?fù)潆x子交換技術(shù)將稀土元素滲入正極材料表面構(gòu)建保護(hù)層，提升電化學(xué)綜合性能，抑制正極材料在高電壓下氧氣放出和結(jié)構(gòu)崩塌，實現(xiàn)高容量和高穩(wěn)定性的稀土基鋰/鈉電正極材料高附加值利用，開發(fā)下一代顛覆性儲能電源器件。

煤基新型儲能硬碳負(fù)極高附加值利用 SEM 及電化學(xué)性能

稀土基鋰/鈉電高電壓高穩(wěn)定性正極高附加值利用策略及電化學(xué)性能

四、雙碳綠色器件集成實驗室

鄂爾多斯作為中國重要的能源基地，擁有豐富的太陽能、風(fēng)能資源，具備發(fā)展綠色能源獨特優(yōu)勢。結(jié)合鄂爾多斯得天獨厚的自然資源和能源稟賦，該實驗室致力于集成和創(chuàng)新光伏、風(fēng)電、氫能等綠色能源技術(shù)，研發(fā)和集成高效、可靠的雙碳綠能器件，推動鄂爾多斯能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和升級。

實驗室規(guī)劃建立光伏－電解水制氫-綠色甲醇/氨氣合成&燃料電池發(fā)電的綠能器件集成系統(tǒng)，具備自主設(shè)計的高轉(zhuǎn)換效率的鈣鈦礦光伏電池、低成本長壽命高效率的電解水制氫設(shè)備，完備的催化劑、離子交換膜、多孔傳輸層、雙極板等關(guān)鍵部件的開發(fā)測試能力，可以滿足 kW 級別的電解槽和燃料電池的放大驗證。

空冷燃料電池的開發(fā)時間線

五、智能無人裝備平臺光儲一體化示范系統(tǒng)

該系統(tǒng)集成了智能先進(jìn)無人設(shè)備和能源技術(shù)的創(chuàng)新項目，旨在展示如何將智能化的無人操作設(shè)備（無人機、無人船、機器人等）與高效能源采集、存儲技術(shù)相結(jié)合，以實現(xiàn)能源的高效利用和智能管理。該示范系統(tǒng)不僅能夠為鄂爾多斯地區(qū)提供智能化的能源解決方案，還能夠推廣至智慧城市建設(shè)、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、應(yīng)急響應(yīng)等更廣泛的領(lǐng)域。該系統(tǒng)具有綠色低碳、高效節(jié)能、削峰填谷、電網(wǎng)調(diào)頻、短時離網(wǎng)、電網(wǎng)增容擴(kuò)容的特點，并具有能源采集高效、儲能安全穩(wěn)定、自動化控制以及多場景適應(yīng)性等優(yōu)點。

該平臺規(guī)劃建設(shè)的儲能電池是基于固態(tài)電解質(zhì)隔膜技術(shù)開發(fā)研制的新構(gòu)型高安全性高能量密度（高達(dá) 500 Wh/kg）的固態(tài)鋰電池，已通過相關(guān)安全性測試。通過建立的智能化能源控制管理系統(tǒng)，實現(xiàn)鄂爾多斯當(dāng)?shù)刎S富但波動性強的可再生能源的高效轉(zhuǎn)換與存儲，為智能無人設(shè)備提供廉價穩(wěn)定的能源驅(qū)動，提高當(dāng)?shù)刂悄芑降耐瑫r也能降低運營成本。

智能無人裝備平臺光儲一體化示范系統(tǒng)

以科技創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，以人才發(fā)展推動地區(qū)發(fā)展，以前沿技術(shù)催生發(fā)展動能。暖城鄂爾多斯（上海）人才科創(chuàng)中心以雙向飛地建設(shè)為引領(lǐng)，為鄂爾多斯市引入高端人才、推動科技創(chuàng)新提供了強有力的平臺支撐，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、人才鏈的深度融合，助推鄂爾多斯聚集高端科創(chuàng)人才、集群高能級科研平臺，實現(xiàn)高質(zhì)量成果轉(zhuǎn)化，驅(qū)動區(qū)域經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級，邁向更高質(zhì)量的綠色發(fā)展道路。

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