最新的三周专利列表

通过在负极与固态电解质（Li₆PS₅Cl，见图）之间引入多孔石墨烯功能层，开发出循环稳定性增强的固态电池。该电池包含正极层、负极层、覆盖负极至少单面的功能层，以及位于功能层与正极之间的固态电解质层。

功能层包含多孔类石墨烯材料，单层孔隙率为3-9%，平均孔径为0.2-15纳米。当充放电状态（SOC）≤10%时，该多孔类石墨烯材料占功能层质量百分比达91-100%。

通过在40°C下将石墨烯粉末（平均片径：50 μm，平均厚度：2 nm）置于含20%过氧化氢溶液与25%氨溶液的混合氧化剂中氧化1.5小时，再于90°C用水合肼还原2小时，合成了多孔氧化石墨烯。所得材料（单片孔隙率5%、平均孔径2纳米、平均片径50微米）经旋涂法涂覆于铜箔上，形成厚度为300纳米的功能层。

采用NCM811正极与锂金属负极的全电池在200次循环后（0.5 C充放电，25°C，2-4.35 V）保持82%容量保持率。

1211：正极集流体
1212：正极活性层
122：固态电解质层
124：功能层
1231：负极集流体
1232：负极活性层

开发出采用不对称锂盐的全固态电池用固态电解质膜，以增强机械柔韧性与离子导电性。该膜由Li₆PS₅Cl（LPSCl，D₅₀：3 μm）、粘合剂混合物（聚偏二氟乙烯/六氟丙烯共聚物与丙烯酸聚合物，质量比1：1）及不对称锂盐(FSO₂)LiN(SO₂CF₃)组成，质量比为96.21：3.00：0.15（见图）。

该不对称锂盐具有不同氟化基团（R₁ = -F，R₂ = -CF₃），其熔点降至100°C（对称LiTFSI熔点为235°C）。先配制8质量%的辛酸酯粘合剂溶液，随后加入LPSCl和锂盐混合。采用刮刀涂布机将浆料涂覆于无纺布基材上。首道干燥在对流烘箱（110°C，15分钟）完成，随后进行真空烘箱二次干燥（90°C，4小时）。二次干燥过程中，锂盐熔融并随粘合剂扩散至硫化物电解质颗粒间隙。

所得膜在25°C下表现出8.3 × 10^-4 S/cm的离子电导率，而未添加锂盐时为6.4 × 10^-4 S/cm，添加对称LiTFSI时为6.5 × 10^-4 S/cm，添加Li(SO₂C₄F₉)₂时为7.4 × 10^-4 S/cm。粘合剂含量为2-25质量%（优选10-15质量%），粘合剂与锂盐质量比为20：1。未获取电化学循环数据。

PAM：正极活性材料（NCM、NCA或LFP）
SE2：第二固态电解质（Li₆PS₅Cl 或 Li₆PS₅Br）
BND2：第二粘合剂（聚偏二氟乙烯或丁苯橡胶）
LTS2：第二锂盐（(FSO₂)LiN(SO₂CF₃)）
SE1：第一固态电解质（Li₆PS₅Cl）
BND1：第一粘合剂（PVdF-HFP与丙烯酸聚合物）
LTS1：第一锂盐（(FSO₂)LiN(SO₂CF₃)）
120：正极活性物质层
300：固态电解质层

开发出一种固态电解质（SSE），其包含厚度为15-45 µm的致密Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）膜。该膜层密度≥理论密度的90%。优选采用铝掺杂LLZO（Al-LLZO）。

膜层在氩气环境下经800-900°C加热处理，以清除表面杂质（特别是Li₂CO₃）。随后采用射频磁控溅射技术，在净化表面沉积厚度为5-10纳米的锑（Sb）涂层。沉积过程中，通过固态扩散使LLZO中的锂向锑层迁移，在锑涂层与LLZO膜界面形成第一层Li-Sb合金。

电池组装时，将锂金属负极置于锑涂层表面邻近位置。组件在氩气氛围中经等静压压缩（45微米膜层施加71兆帕压力）并加热（200-300°C），于锂金属/锑界面形成第二层Li-Sb合金。

该固态电解质在室温下界面电阻为5.35 Ω·cm²，75°C时降至0.129 Ω·cm²。45微米膜的临界电流密度在室温下达3.62 mA/cm²，75°C时达70 mA/cm²。对称锂电池在75°C、4 mA/cm²条件下稳定循环1730次（≈1800小时）。

将多孔碳（BET比表面积：1,940 m²/g，孔体积：1 cm³/g）置于氮气流中加热至150°C。该材料活性位点含羟基及C_xH_y基团，排气中检测到约8,000 ppm的CO气体。

单硅烷气体在加压环境（50 kPa）下，于365-380°C引入。活性位点的CO气体促使单硅烷低温分解，沉积出具有悬键的二氧化硅。活性位点的氧原子与硅结合，在内部形成Si-O结构。

冷却后，在20 kPa加压氮稀释氧气（含1质量% O₂）环境下进行氧化处理，形成低价态纳米二氧化硅，其表面呈现富含缺陷的SiO_x结构。随后经热处理使硅部分结晶。

将材料加热至600°C使体相内部形成Si-C键。在580°C减压条件下（10 kPa，8小时）利用乙炔气体沉积碳层。界面处通过氧转移形成C=O或C-O键。

该材料呈现4.6纳米的硅晶粒尺寸。在半电池测试中，其放电容量为1,860 mAh/g，初始效率为89%，1000次循环后容量保持率为81%。²⁹Si MAS-NMR分析证实同时存在Si-C键与非晶态硅/低价态二氧化硅（见图）。

Si-C：硅碳键
非晶質Si：非晶态硅

开发了一种多阶段金属热还原工艺，用于生产硅纳米颗粒，该工艺可降低对热缓冲剂的需求。

将含二氧化硅（SiO₂）前驱体、热缓冲剂（如NaCl、MgCl₂）及第一部分镁（Mg）金属还原剂的混合物送入旋转管式炉。该混合物在惰性气氛（氩气或氮气）中持续旋转预处理。

通过加热至490-530°C进行首次热处理，引发还原反应：
SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO

冷却后向处理后的第一混合物中添加第二批Mg，形成第二混合物。在530-760°C进行第二次热处理，完成向硅纳米粒子的转化。

在两步工艺中，第一批Mg质量分数为10-60%，第二批为40-90%。SiO₂与总Mg的质量比为1:1至1:1.1。热缓冲剂与反应物的比例≤1:1（单步工艺为4:1）。该工艺使硅纳米颗粒产量提升高达50%，减少后处理用水量，并提高高价值副产物MgCl₂的回收率。

100：旋转管式炉
101：基座
102：原料入口
104：反应物进料斗
105：进料速度控制装置
106：旋转管
106A：第一开口（入口侧）
106B：第二开口（出口侧）
108：原料出口
110：产品料斗
112：磁性流体密封元件（入口）
114：磁性流体密封元件（出口）
116：冷却器（用于密封元件）
122：气体入口
124：压力表
130：混合模块
132：螺旋给料机
134：电机及轴承
138：转速控制装置
140：质量流量读取装置
142：冷却器（电机用）
146：温度计
148：滑动密封元件
150：加热模块
152：加热元件
153：控制器
154：隔热腔室
155：腔室门
156：锁具
162：倾斜元件
164：倾斜控制装置
170：真空模块
172：真空泵
174：真空表
180：控制面板
190：紧急停止装置
HZ1, HZ2, HZ3：独立温控加热区

制备了一种硅碳复合材料，其碳相中分散有硅相。该专利描述了多种合成途径，包括冶金硅与碳源的直接混合烧结，或在多孔碳上进行单硅烷气相沉积后经镁蒸气还原，但未明确说明测试实例采用何种方法。该复合材料单颗粒断裂强度达340 MPa（平均粒径D₅₀：7.1 μm，比表面积：3.7 m²/g）。X射线衍射分析显示在2θ≈28.0°处出现峰值，归因于Si(111)晶面，半高宽为6.4°，对应硅晶粒尺寸约为1.3纳米（采用Scherrer方程计算，K=0.9，Cu Kα辐射）。

负极浆料通过将石墨与硅碳复合材料（质量比90:10，总质量98%）、碳纳米管（CNT）导电剂、丁苯橡胶（SBR）粘合剂（1质量%）及羧甲基纤维素（CMC）增稠剂（1质量%）在水中混合制备。碳纳米管长度为5.2 μm，直径为1.6 nm，拉曼G/D比为94。碳纳米管含量为负极活性物质100份中添加0.015份。

正极由Li_1.05Ni_0.80Co_0.15Al_0.05O₂（98质量%）、炭黑（1.4质量%）和聚偏二氟乙烯（PVDF，0.6质量%）配制而成。

组装全电池时采用聚乙烯隔膜，电解液为碳酸乙烯酯（EC）/碳酸二甲酯（DMC）体积比1:3的混合液，添加5质量%碳酸乙烯酯（VC）及1.5 mol/L LiPF₆。

经1000次循环测试（0.2 C充放电倍率，4.1 V充电截止电压，3.0 V放电截止电压，25°C环境），该电池保持98%的循环容量，而采用相同硅碳复合材料但碳纳米管纤维较短（1.8 μm长度而非5.2 μm）的对照电池仅为84%。

通过共沉淀法（50-60°C，pH 10-12，1,000 rpm）合成了氢氧化物前驱体Ni_0.96Co_0.01Mn_0.03(OH)₂。将该前驱体与氢氧化锂（锂与过渡金属的摩尔比为1.01）、Al(OH)₃（0.1摩尔）、ZrO₂（0.1摩尔）和去离子水（3-6质量百分比）混合，随后进行压模成型（见图）。

在辊道窑中不使用烧结容器对成型体进行烧结（氧气气氛，升温至700-900°C，保持8-10小时），获得掺杂Zr和Al的Ni_0.966Co_0.01Mn_0.03O₂。将烧结体经喷射磨（1.2-2 bar）粉碎，获得由单颗粒组成的阴极活性材料粉末。

该材料经XRD分析显示(003)晶面粒径为237 nm，而对照材料为85-91 nm。

在半电池测试中，该材料表现出214.5 mAh/g的放电容量（0.2 C，25°C，2.5-4.25 V vs. Li⁺/Li），首充效率86.4%，50次循环后容量保持率达86.8%（0.5 C / 1 C充放电速率）。

100：成型烧结体（生坯）
30：驱动辊

采用元素态镍、锰、钴金属作为前驱体，经序列消化处理：先将等摩尔量的锰与钴分散于草酸溶液（过量1.00-1.05摩尔）中，室温搅拌约20小时形成草酸盐金属盐（无需添加过氧化物）。随后加入金属镍（镍与锰、钴总摩尔量之比为4:1），同时在约1小时内缓慢加入草酸（过量1.00-1.03摩尔）和过氧化氢（摩尔比1.33:1），全程保持温度低于60°C。镍消化完成后加入碳酸锂（过氧化物摩尔数每摩尔约1.2摩尔Li）。混合物经搅拌（约4小时）、干燥及煅烧，最终生成具有岩盐晶体结构的LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂（NMC811）。

发明者宣称，相较于同时添加所有金属的方法，顺序消化法（先无过氧化物消化锰/钴，再用过氧化物消化镍）能提高前驱体中过渡金属的均匀性，但专利中未提供具体的透射电子显微镜-能谱分析数据。草酸盐前驱体在约300°C下无需额外氧气即可分解，相比乙酸盐基方法更易控制煅烧温度。本专利申请未提供电化学性能数据。

LiMn_0.7-0.8Fe_0.3-0.2PO₄采用两步前驱体法以锰铁为金属源合成。将锰铁（Fe:Mn摩尔比≈20-30:70-80）加入水中，随后滴加85质量%磷酸。混合物搅拌（200 rpm，1小时）直至氢气析出停止。所得浆料经粉碎（行星式研磨机，5毫米珠粒，15分钟）并过滤（75微米孔径）获得初级前驱体颗粒。

将初始前驱体颗粒与碳酸锂（30分钟内缓慢加入）混合搅拌（200 rpm）。加入果糖作为碳源后继续搅拌（30分钟）。浆料经珠磨（0.1 mm珠粒，90分钟）研磨，75 μm孔径过滤后进行喷雾干燥。

所得颗粒经煅烧（5°C/min升温至680°C，3小时，氩气气氛）制得最终LiMn_0.7-0.8Fe_0.3-0.2PO₄材料（见图）。专利中未披露电化学性能数据。

开发了一种纤维素纳米纤维（CNF）粘合剂材料，作为聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）膜电极组件（MEAs）的无PFAS界面层。

该粘合剂材料包含浓度为2-10 g/l的纤维素纳米纤维胶体分散液。该纤维素纳米材料可经化学改性，在纳米纤维表面形成醛基（0.5-1 mmol/g干纳米材料）、磺酸基（200-1500 μmol/g）或其他官能团（如羧甲基、磷基或磺乙基）。

制备了两片商用铂气扩散电极。将纤维素分散液置于纤维素质子交换膜的一侧，并添加铂气扩散电极。组件经热压处理（70°C，60秒）。在膜的另一侧涂覆纤维素分散液，对齐第二片铂气扩散电极，重复热压步骤（70°C，60秒）。

燃料电池测试在40℃、80%相对湿度条件下使用H₂和空气进行。Pt-GDE在300 mV电压下激活。采用磺乙基化纤维素纳米纤维粘合剂组装的MEA极化曲线表现出与传统Nafion离子聚合物MEA相当的性能（见图）。

membrane_SE：磺乙基化纤维素离子聚合物MEA
membrane_SE_Nafion：Nafion离子聚合物MEA