生物能源的最新成就
复合动力电池隔板(ACS应用材料接口2013，5，128-134。)采用生物质纤维素和耐温高分子材料，通过低成本的非织造加工技术制备而成。与传统的聚烯烃隔膜相比，生物质纤维素作为原料，成本低，环境友好。同时，由于其独特的极性和化学物理结构，隔膜具有良好的电解质润湿性、高孔隙率和离子电导率、合适的机械强度和优异的耐高温性能。团队通过隔膜材料设计和成型工艺的集成创新，解决了动力电池隔膜的关键技术难题，构建了低成本、高性能的动力电池隔膜产业化技术体系，已在材料制备和核心设备领域授权发明三项专利。
开发低成本的本质阻燃复合隔膜体系对提高动力电池的安全性能具有重要意义。该团队研发的聚芳砜酰胺/海藻酸钠/二氧化硅复合膜具有高孔隙率和电解质吸收率，优异的阻燃性和耐高温性(J. Electrochem。SOC。，2013，160 (6)，A769-A774)。用聚芳砜酰胺基复合隔膜组装的锂离子电池甚至可以在65438±020℃的温度下快速充电和放电。聚芳砜酰胺基复合隔膜特别适用于高安全性动力锂离子电池，这种具有自主知识产权的隔膜技术将推动我国高端电池隔膜产业的发展。
油基粘合剂(如聚偏二氟乙烯)广泛用于生产锂离子电池极片。然而，在制备浆料时需要大量的二甲基吡咯烷酮作为溶剂，这导致生产成本高、环境污染、杨氏模量低、脆性高、柔韧性差和抗拉强度低。用这种粘结剂制备的电极片容易出现“脱落”现象，而且在充放电过程中电极片内部应力也容易产生横截面和裂纹。海洋生物材料，如海藻多糖、甲壳素等具有优良的粘结性能，但其成膜性不好。该团队通过对海洋生物材料进行功能化改性，提高成膜性和电化学稳定性，开发出一种新型高性能海洋生物水基粘合剂。该粘结剂弹性模量高，经济环保，在电极循环过程中能承受一定程度的活性材料颗粒的膨胀和收缩，特别适用于高能量密度的硅基电极材料和高电位的正极材料。高稳定性水性粘接材料的研发为锂动力电池的绿色生产过程提供了重要的原材料和技术支持，对蓝色产业集群的发展起到了重要的支撑作用。目前，该研究已申请4项发明专利。
传统电解液中的六氟磷酸锂制备条件苛刻，成本高，热稳定性差，对水极其敏感。该团队设计合成了一种新型生物基聚合硼酸锂(electrochimacta 2013，92，132-138。)具有优异的耐热性、高锂离子迁移率和离子电导率，为动力电池的发展提供了耐高温、安全的电解质体系。该聚合物电解质可以大大提高电池的安全性能。这项研究已经申请了两项发明专利。
基于高性能隔膜、粘结剂和电解质盐的技术进步，以嵌锂性能良好的高比容量金属氮化物复合材料为电极材料，采用先进的预嵌技术，优化电解液中微量添加剂的组成，辅以自主研发的隔膜，降低电容器内阻，提高电解质/隔膜界面稳定性，改善超级电容器循环性能，构建高能量密度超级电容器。一种环保型储能电池(JMaterchem，2012，22，24918；J. Mater Chem A，2013，1，5949；ACS Nano，2013，DOI:10.1021/nn 401402 a)。目前团队正在优化电容器件的结构，希望开发出性能更好的锂离子电容储能器件。该领域的研究已获得四项发明专利授权。
上述研究得到了中科院纳米中试项目、科技部“973”和“863”科技项目、国家自然科学基金和企业的支持。