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[发明专利]一种高效AEM电解水制氢的阴极催化层结构及构筑方法-CN202310884324.5在审
发明人： 程方益;徐可强;李海霞;严振华;陈军 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-07-19 - 公布日： 2023-10-27 - 主分类号： C25B11/065 文献下载
摘要：本发明属于阴离子交换膜电解水制氢技术领域，具体提供了一种高效AEM电解水制氢的阴极催化层结构及构筑方法，催化层结构包括依次设置的基底层、亲水微孔导电层及阴极催化剂浆料层，所述基底层为疏水层，所述亲水微孔导电层内包含第一亲水材料及导电材料，所述阴极催化剂浆料层内包含第二亲水材料及催化剂，所述第一亲水材料与第二亲水材料相同或不同。本发明解决了只进行阳极单侧进液方式中阴极存在水含量不足的问题，同时促进阴极产生的氢气传输，在阴极获得纯度较高的氢气。相比于未改进的阴极结构，在相同的电流密度下具有更低的槽压，表现出更加优异的AEM电解水制氢能力和稳定的性能。
一种高效 aem 电解水阴极催化结构构筑方法

[发明专利]一种熔盐辅助钛酸锂包覆的富锂锰基正极材料及其制备方法-CN202111084700.X有效
发明人： 程方益;刘九鼎;李海霞;严振华;陈军 -专利权人：南开大学
申请日： 2021-09-16 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： H01M4/36 文献下载
摘要：一种熔盐辅助钛酸锂包覆的富锂锰基正极材料及其制备方法，其化学式为Li2TiO3@Li1+xM1‑yO2，0＜x＜y＜1，M包含的组合有Mn与Ni，Mn与Co，或Mn、Co与Ni，钛酸锂质量分数为0.25％‑5％。制备方法是将富锂材料与二氧化钛和低熔点盐混合、研磨并加热到盐的熔点以上沸点以下温度，使体系熔融，二氧化钛溶解并与富锂材料发生反应，经水洗、过滤、干燥获得钛酸锂包覆的富锂锰基正极材料。本发明使用熔盐作为反应介质，在富锂锰基正极材料一次颗粒表面生成均匀的钛酸锂包覆层，抑制活性氧与电解液副反应，降低过渡金属元素溶解损失，提升富锂正极材料的循环寿命并减少电压衰减，具有较高的实用价值。
一种辅助钛酸锂包覆富锂锰基正极材料及其制备方法

[发明专利]具有自析出包覆层的单晶无钴铝掺杂镍酸锂正极材料及其制备方法和应用-CN202310295597.6有效
发明人： 程方益;丁国彧;刘奎明;黄新辉;陈嘉宇;吴子严;杜佳勇;章炜;李海霞;陈军 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-03-24 - 公布日： 2023-10-03 - 主分类号： H01M4/1391 文献下载
摘要：本发明属于电化学储能电池和动力电池领域，具体公开了一种具有自析出包覆层的单晶无钴铝掺杂镍酸锂正极材料及其制备方法和应用。本发明通过熔盐法合成单晶无钴铝掺杂镍酸锂正极材料，水洗除去熔盐后再通过二次锂化法，将正极材料与少量锂源混合快速中温热处理，通过化学作用诱发正极材料体相中部分铝元素的原位晶格析出，在材料表面形成β‑Li5AlO4包覆层，最终获得本发明的材料。该正极材料具有更好的循环稳定性、倍率性能和更高的机械强度，避免了充放电过程中晶间应力的损害，抑制了裂纹的形成，有望推进无钴铝掺杂镍酸锂正极材料的产业化应用。
具有析出覆层单晶无钴铝掺杂镍酸锂正极材料及其制备方法应用

[发明专利]一种电解海水析氧催化剂及其制备方法-CN202310438903.7在审
发明人： 程方益;王宵;于勐;刘芳名;陈溪洁;李海霞;陈军 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-04-23 - 公布日： 2023-09-19 - 主分类号： C25B11/095 文献下载
摘要：本申请公开了一种电解海水析氧催化剂及其制备方法，所述电解海水析氧催化剂是采用阳极氧化法在金属基底上原位电化学沉积的过渡金属及聚吡咯复合物；有效解决现有基于过渡金属基材料的OER催化剂在安培级大电流下长期服役效果差、不能满足工业电解水、电解海水应用要求的问题。
一种电解海水催化剂及其制备方法

[发明专利]微富锂小单晶无钴镍酸锂正极材料及其制备方法和应用-CN202310295600.4在审
发明人： 程方益;丁国彧;刘奎明;黄新辉;章炜;李海霞;陈军 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-03-24 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： C01G53/00 文献下载
摘要：本发明属于电化学储能电池领域，具体公开了一种微富锂小单晶无钴镍酸锂正极材料及其制备方法和应用。本发明通过熔盐法合成表面存在岩盐相的小单晶无钴镍酸锂正极材料，再通过二次锂化法，促进材料岩盐相到层状相的转变，实现晶格修复，并在层状结构中的镍层引入略微过量锂离子，获得微富锂小单晶无钴镍酸锂正极材料。该正极材料具有更好的循环稳定性、倍率性能和更高的机械强度，避免了充放电过程中晶间应力的损害，抑制了裂纹的形成；此外，更有利于电极加工制作，保证电极的高压实密度和体积能量密度。本发明制得的微富锂小单晶无钴镍酸锂正极材料有望推进无钴镍酸锂正极材料的产业化应用。
微富锂小单晶无钴镍酸锂正极材料及其制备方法应用

[发明专利]一种锰基层状氧化物正极材料及其制备方法和应用-CN202310384516.X在审
发明人： 程方益;张凯;伍忠汉;姜娜;孙珞然 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-04-12 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： H01M4/48 文献下载
摘要：本发明属于新能源材料与电化学技术领域，公开了一种锰基层状氧化物正极材料及其制备方法和应用。该锰基层状氧化物正极材料的分子式为NaxLiyM1‑y‑zMnzO2，其中0.5x≤1，0≤y≤0.2，0.5≤z≤1，M为Mg、Zn、Al、Ti、Fe、Co、Ni、Cu中的至少一种。该材料的制备方法为将钠源、锂源、M源和锰源进行球磨，混合均匀，高温煅烧，即可得到该正极材料。本发明锰基层状氧化物正极材料的制备方法简单，原材料来源广泛，在0.05 C倍率、1.5‑4.6 V电压窗口下展现出210 mAh g‑1以上可逆的比容量，循环性能优异，并且具有优良的对空气和对水稳定性。
一种基层氧化物正极材料及其制备方法应用

[发明专利]一种对富锂层状氧化物正极材料进行原位表面结构调控的方法-CN202210292570.7有效
发明人：陈军;郝振坤;严振华;苟晓夏;李海霞;赵庆;程方益;马华;高秀玲 -专利权人：南开大学
申请日： 2022-03-24 - 公布日： 2023-05-26 - 主分类号： H01M4/1391 文献下载
摘要：一种对富锂层状氧化物正极材料进行原位表面结构调控的方法，属于新能源技术领域。为提高富锂层状氧化物正极材料表面稳定性，研究者提出了多种改性方法，如表面结构调控、表面元素掺杂(Na、Nb)以及表面包覆等。相比于其他改性策略，表面结构调控可在提高材料离子和电子电导率、抑制电极/电解液界面副反应等方面发挥重要作用。而表面元素掺杂位点不明确；表面包覆改性中包覆层与体相结合不够紧密。本发明采用共沉淀反应制备前驱体，通过对锂源含量的控制实现了富锂层状氧化物正极材料的表面原子级原位调控，显著抑制晶格氧的析出，大幅提高富锂层状氧化物正极材料的循环稳定性。本发明方法具有工艺简单、生产高效等优点，适宜规模化生产。
一种层状氧化物正极材料进行原位表面结构调控方法

[发明专利]一种兼具高强度和高延性的梯度超薄铜箔制备方法-CN202111514042.3有效
发明人：陈军;刘威;严振华;程方益;赵庆;李海霞 -专利权人：南开大学
申请日： 2021-12-13 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： C25D1/04 文献下载
摘要：一种兼具高强度和高延性的梯度超薄铜箔的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，制备表面干净的钛箔基底；步骤S2，将五水硫酸铜，浓硫酸，添加剂按比例混合溶解得到沉积电解质溶液，其中五水硫酸铜、浓硫酸的用量分别为140～240g/L、100～150mM；步骤S3，电化学沉积制备铜箔，电流范围0～700mA/cm2梯度变化，温度为30～50℃。本发明提供了一种兼具高强度和高延性的梯度超薄铜箔制备方法，所得到的铜箔具有均匀变化的梯度组织，在保证其具有5‑35μm超薄厚度的情况下，可同时提升铜箔的抗拉强度与拉伸性等力学性能。对电子信息，能源动力，精密仪器等领域的发展具有重要意义。
一种兼具强度延性梯度超薄铜箔制备方法

[发明专利]一种分级尖端氧化亚铜单晶材料及其制备方法与应用-CN202310069599.3有效
发明人： 程方益;李金翰;李海霞;王欢;严振华;陈军 -专利权人：南开大学
申请日： 2023-02-07 - 公布日： 2023-05-02 - 主分类号： C30B29/16 文献下载
摘要：本发明属于催化材料领域，涉及一种分级尖端氧化亚铜单晶材料及其制备方法与应用。所述材料一级结构为正八面体，二级结构为均匀分布于一级结构上的金字塔状尖端，其中尖端尺寸在40～180 nm之间，面覆盖度在10%～100%之间。其制备方法是将铜可溶性盐、浓卤水和强碱的混合溶液预先析出晶种得到悬浊液。将还原剂加入悬浊液中进行晶种诱导生长，加入过量蒸馏水溶解晶种，过滤洗涤干燥后得到分级尖端氧化亚铜单晶材料。本发明通过晶种诱导成核生长一步实现了分级尖端形貌的构建，简化了合成工艺。所需晶种为廉价丰产盐类，且无需模板和表面活性剂，可实现克级宏量制备。本发明材料可提高电催化二氧化碳还原为多碳产物的选择性，具有大规模生产应用的前景。
一种分级尖端氧化亚铜材料及其制备方法应用

[发明专利]大面积单晶铜箔的制备方法及设备-CN202210542666.4在审
发明人：陈军;张钰峰;郝志猛;严振华;赵庆;李海霞;程方益;廖平元;王俊锋 -专利权人：南开大学
申请日： 2022-05-18 - 公布日： 2023-04-04 - 主分类号： C30B1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种大面积单晶铜箔的制备方法及设备，将多晶铜箔放置于炭纸或炭布上，在还原性气氛中，于至少三个温区的环境下，通过热处理的方式制备大面积(111)单晶铜箔。本发明首次选用铜箔界面能较低的炭纸或炭布基底，减小铜箔与基底的界面能，从而使表面能成为晶界迁移的主要影响因素，实现了控制单晶铜箔生长过程中表面能占主导，在还原性气氛中通过热处理可控制备大面积的(111)单晶铜箔。
大面积铜箔制备方法设备

[发明专利]一种高电压钴酸锂复合正极材料及其制备方法与锂电池应用-CN202010154569.9有效
发明人：陈军;刘俊祥;王佳齐;程方益;张凯;李海霞 -专利权人：南开大学
申请日： 2020-03-08 - 公布日： 2023-03-17 - 主分类号： H01M4/505 文献下载
摘要：一种高电压钴酸锂复合正极材料及其制备方法与锂电池应用。正极材料的化学分子式为aLi1‑xCoO2·bLi4Mn5O12，1≥a,b≥0,a+b＝1,x＞0。制备方法是将商业化制备的钴酸锂和含锰聚合物溶液混合，随后将混合液干燥，再高温煅烧，得到异质复合高电压钴酸锂正极材料，最后将高电压钴酸锂复合正极材料应用于锂电池。本发明通过较为简单的方式实现了高电压钴酸锂正极材料的合成，制备操作简单，原料来源丰富，显著改善了4.55V高电压钴酸锂在锂电池中的循环、倍率性能以及安全性。
一种电压钴酸锂复合正极材料及其制备方法锂电池应用

[发明专利]一种浓度梯度镁掺杂富锂锰基氧化物正极材料的制备及其锂电池应用-CN202110562634.6有效
发明人：陈军;刘俊祥;王佳齐;程方益;李海霞 -专利权人：南开大学
申请日： 2021-05-24 - 公布日： 2022-07-22 - 主分类号： H01M4/485 文献下载
摘要：一种浓度梯度镁掺杂富锂锰基氧化物的制备及其锂电池应用，氧化物化学式为Li1.2‑2xMn0.54Ni0.13Co0.13MgxO2，0＜x≤0.07。具体制备包括：(1)首先按照比例配制锰盐、钴盐、镍盐过渡金属盐混合溶液，氨水和碳酸钠混合溶液作为络合剂和沉淀剂，利用蠕动泵将镁盐溶液注入过渡金属盐混合溶液，随后通过并流将过渡金属盐溶液、沉淀剂和络合剂加入反应釜中进行共沉淀反应，得到元素梯度分布的前驱体粉末；(2)前驱体粉末与锂盐混合煅烧，进而得到浓度梯度镁掺杂富锂锰基正极材料。将该梯度掺杂材料应用于锂电池领域，放电容量高且循环性能好。本发明制备方法成本低廉、工艺与现有设备相容性好，具备量化生产的潜力，显示出较高的产业化价值和广阔的应用前景。
一种浓度梯度掺杂富锂锰基氧化物正极材料制备及其锂电池应用

[发明专利]铌包覆镍钴锰三元前驱体及制备方法及应用-CN202210514181.4在审
发明人： 程方益;张宇栋;丁国彧;李海霞;陈军 -专利权人：南开大学
申请日： 2022-05-12 - 公布日： 2022-07-08 - 主分类号： C01G53/00 文献下载
摘要：本发明属于锂离子电池领域，提供了一种铌包覆镍钴锰三元前驱体及制备方法及应用。制备方法为：将过渡金属离子溶液、氢氧化钠溶液和氨水溶液注入共沉淀法反应釜内，通入氮气保护，调控反应条件，合成镍钴锰氢氧化物前驱体。过渡金属离子溶液进料结束后，向反应釜内注入铌源溶液。随后将溶液从反应釜内接出，洗涤过滤烘干后得到铌包覆镍钴锰三元前驱体，将干燥后的前驱体与锂盐混合煅烧，得到铌改性的镍钴锰三元正极材料。本发明将前驱体合成步骤与包覆步骤合并，在反应釜内实现了包覆，所制备的铌包覆镍钴锰三元前驱体粒径均匀、一致性好，锂化煅烧后的正极材料界面稳定性高，残碱量较少，常温及高温下的循环稳定性得到提升。
铌包覆镍钴锰三元前驱制备方法应用

[发明专利]一种用于低温锂金属电池的耐高电压醚基电解液-CN202210298864.0在审
发明人： 程方益;胡红璐;赵康;张宇栋;李金翰;李海霞;陈军 -专利权人：南开大学
申请日： 2022-03-25 - 公布日： 2022-06-03 - 主分类号： H01M10/0569 文献下载
摘要：一种用于低温锂金属电池耐高电压的醚基电解液，属于电池技术领域。所述电解液包括醚类主溶剂四氢呋喃、共溶剂(碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯及氟代碳酸丙烯酯等碳酸酯中的一种或几种)和锂盐(四氟硼酸锂、六氟磷酸锂及全氟丁烷磺酸锂等锂盐中的一种或几种)，其中主溶剂为醚类四氢呋喃占总体积的50％～95％，共溶剂占总体积5％～50％。本发明电解液可匹配镍钴锰三元高电压正极材料，构筑锂金属电池，其充放电循环形成富含氟化锂的正极电解质中间相(CEI)，有效抑制电解液分解副反应，解决醚类电解液适配高电压正极不佳的问题。并且，低去溶剂化能有效提高锂电池低温容量，极低凝固点拓宽可工作温度下限至‑70℃，提升锂金属电池低温条件的能量密度。
一种用于低温金属电池电压电解液

[发明专利]一种高电压高能量长循环寿命钴酸锂正极材料及其制备方法-CN201910287113.7有效
发明人：陈军;张继成;程方益;李海霞;严振华 -专利权人：南开大学
申请日： 2019-04-11 - 公布日： 2022-03-11 - 主分类号： H01M4/485 文献下载
摘要：本发明涉及一种锂离子电池高电压高能量长循环寿命钴酸锂正极材料及其制备方法，属于新能源技术领域。本发明方法从钴酸锂本征结构角度出发通过烧结工艺调控钴酸锂中过渡金属离子Co占位，使之一部分占据在R‑3m相中的3a位，一部分占据在3b位，从而显著改善钴酸锂正极材料在高电压条件下的长循环容量保持率、电极材料结构稳定性、固相锂离子传输能力、以及安全性能。本发明方法为固相烧结法，包括前驱体的制备，钴酸锂的预烧结和钴酸锂的烧结；具有合成工艺简单，生产效率高，产品均匀性好等优点，适宜规模化生产。
一种电压高能量循环寿命钴酸锂正极材料及其制备方法

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