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中南大学|高容量柔性锌—空气燃料电池技术
科技成果综合评价报告详情
科技成果综合评价报告
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成果名称
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联系电话
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成果简介
节能和环保是绿色社会的主要议题,发展取代化石燃料的新能源技术迫在眉睫。锌-空气电池是一种化学能转换为电能的装置,由于其理论能量密度高、安全性高、价格低廉以及环保等优势有望弥补锂离子电池的缺陷而成为下一代新能源电池。柔性可穿戴电子器件是5G时代先进制造业的重点研究方向,尤其是便携式电子产品正朝着超薄、集成、灵活的可穿戴设备方向发展。作为一个新兴领域,柔性锌-空气电池符合可穿戴电子设备的要求,发展潜力巨大。 柔性电池是一个复杂的系统,柔性锌空气电池的容量和能量密度等关键参数很大程度上取决于催化剂和正极材料。团队瞄准电池正极材料这一难题,积极自主研发,致力于发展具有完全自主知识产权的下一代新型高容量柔性锌空气电池。目前,团队制备的高容量/耐低温柔性锌空气电池可用于穿戴的智能电子产品,病人植入式监测、追踪和定位的医疗器械、物联网智能标签、环境传感器、助听器等等。
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创新水平
关键共性技术
前沿引领技术
现在工程技术
颠覆性技术
其他
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技术进度
新设备或新装置
样机原理
工程样机
中试原型机
产业化
新材料或新技术
实验室阶段
工程化阶段
产业化阶段
技术成果
专利
奖项
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产品方向
有多个应用方向
有一个应用方向
没有应用方向
无法判断
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市场空间
需求前景巨大
需求前景较大
需求前景一般
无法判断
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成本竞争
优势明显
优势一般
没有优势
无法判断
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政策影响
政策鼓励
政策限制
政策淘汰
无法判断
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市场周期
进入期
成长期
饱和期
衰退期
无法判断
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转化周期
近期可控(1年内)
周期较长(2年内)
很难转化(3年起)
无法判断
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科技成果的创新基因评价
该团队根据理论计算发现可以通过改变金属活性中心的自旋磁矩来提高FeN4位点的ORR活性。以碳气凝胶为基底,在单原子Fe位点引入相邻的Cu单原子位点对Fe的磁矩进行调控,得到的最佳催化剂(NCAG/Fe-Cu)在较宽的pH范围内(0~14)表现出优异的ORR活性,其在碱性和中性介质中的半波电位分别达到+0.94 V和+0.84 V。以NCAG/Fe-Cu作为催化剂组装得到的柔性/中性铝空气电池和柔性锌空气电池均表现出超高的开路电压和功率密度。 上述工作获得了国家自然科学基金项目(21972169,21773311),国家重点研发项目(2019YFA0210300),中南大学博士后研究基金(140050038)等的支持。张翼教授团队一直致力于水凝胶/气凝胶的研发及生物医学/新能源电池应用,在Nature Comm.,J. Am. Chem. Soc. ,Angew. Chem. Int. ED, Adv Mater.等国际知名期刊发表多篇有影响力的论文。
不少于150字
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科技成果的技术亮点评价
锌-空气电池,比市面上锂离子电池、磷酸铁锂电池更“高端”,理论能量密度是锂电池的2倍、铅酸电池的8倍。 “市场中现有锂离子电池采用有机电解液,且内部易短路,使用不当会有爆炸等风险。锌-空气电池以空气中氧气为正极活性物质,以地球储量丰富的锌为负极活性物质,以水溶液为电解液,无爆炸危险,原料成本也远低于锂离子电池。是一款高能量密度、安全环保、低成本、零污染和可再生电池。 亮点总结如下: 1)采用锌作为负极材料,相较于传统的铅、镉等重金属材料,具有更高的安全性和环保性; 2)该电池具有较高的能量密度和功率密度,能够实现高效的能源转化和利用; 3)该电池还具有优异的柔性性能,可以适应各种复杂的工作环境和应用需求。
不少于150字
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科技成果的应用市场评价
随着市场对于曲面折叠设备、柔性穿戴电子设备等的需求,对柔性金属空气电池的需求也更加迫切。 目前,柔性金属空气电池正极、负极、电解质是三个独立的部分,将来如果能将自支撑空气电极部分与凝胶电解质界面接触更紧密,两者有机结合为一体,再通过安装负极金属来启动电池,该结构将会提高柔性金属空气电池的能量密度,使其应用更加广泛。
不少于150字
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