所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：锂电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、体积小等优点，是电动汽车的首选。一般在电动车上需要将数个单体电池通过串联或并联形成电池组以达到动力电源的要求。但是由于生产工艺等原因,各单体电池的容量与性能不可避免地存在一些差异电动汽车在运行(电池组放电)时，容量小性能差的电池会有过放现象，而在充电时，容量小性能差的电池又会出现过充现象。长此以往，这种差异必然会越来越大，使电池组的利用率越来越差。更为严重的是，在过充或过放的环境下，电池正负极片间的膜会被击穿而短路，产生高温、过热使电解液汽化、膨胀而使电池外壳破裂，甚至发生着火或爆炸。同时动力锂电池在温度过高或过低情况下使用，也会存在安全隐息;电池过充或者过放都会造成电池不可逆转损坏，比如容量过度衰减，寿命降低等，甚至会使电池产生冒烟、起火等危险。因此，动力电池组需要采用BMS系统实时监视电池组电压、电流及温度，均衡各单体电池的电压，使电池组中的各单体电池的容量与性能尽量的趋于一致。而目前的BMS系统可靠性能并不是很可靠，无法完全杜绝电动汽车电池箱发生着火/爆炸的隐患，纯电动汽车特别是锂电池起火,由于燃烧迅速,外部的救援手段往往缺乏时效性。因此，在电动汽车上设置灭火装置是必须的。

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：电池热管理是电动汽车关键技术之一，它影响电动汽车动力电池的安全性、续航里程、寿命和快充能力等。目前主流电动汽车电池热管理系统采用液冷技术，存在以下问题: a)热均衡性差:液冷方法仍然基于温差换热原理，热量传输为显热方式，因此无法避免电池模组内部温差问题，温差导致模组不同单电池充放电过程中的过充、过放或者充放电不足，电池过充过放会导致电池安全性问题，降低电池寿命，充放电不足会降低电池能量密度，降低电池续航里程 b)换热功率受限:电动汽车电池充电等待时间长是其行业“痛点”之一，需要发展电池快充技术，而电池充电速度受散热速率限制，否则会造成热失控风险。基于冷板的液冷换热功率受限于温差大小和流量，而可控温差与环境温度密切相关 c)热失控风险高:电池热失控是由于发生问题的电池在短时间内释放大量热，基于温差显热散热速率有限，热量大量累积引起温度急剧上升，使电池发热与温升之间产生正循环而发生爆炸、燃烧，并引起相邻的电池发生热失控， d)寄生功耗大:液冷循环阻力较大，特别是考虑到电池模组体积限制，冷板流道一般较小，当换热量大时，流速会较大，循环压损大，功耗大，降低了电池的续航里程针对上述问题，本项目提出一种喷射-吸收式相变电池直冷技术，利用喷射压缩工质实现蒸发-吸收-冷凝热力学循环，达到对电池的冷却或加热功能，其突出优点是加热或冷却过程热均衡性好、换热功率大、热安全性高、寄生功耗小等，可有效解决目前电动汽车电池热管理目前采用液冷技术存在的问题和挑战。

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：动力锂离子电池在社会生产和生活中具有广泛的应用，比如新能源汽车。发展高能量动力锂离子电池关键之一就是发展具备高储能能力的正极电极材料。高镍系镍钴锰酸锂 LiNixCoyMnz02(NCM)具有高的储能容量(>200mAh/g)、高的工作电压和理论能量密度(800Wh/kg)，能够满足单体电池能量密度的要求，是当前重点研究对象 本项目成功发展高镍系三元正极材料，包括两个类别即NCM-1和NCM-2。NCM-1展示了优异的电化学性能,在2.7-4.5V工作电压区间和0.1C倍率下放电比容量大约 210mAh/g;当倍率增加到5C时，放电比容量依然可以达到150mAh/g;在0.5C倍率下经过100次充放电循环后，其容量保持率在95%以上。NCM-2放点比容量较低，但是稳定性能更优。

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：新能源汽车的迅猛发展,为动力电池产业提供了万亿级的市场容量，到2020年底城市公交、出租车及城市配送等领域新能源车保有量达60万辆。目前使用的石墨类伏击材料容量低，无法满足高能量密度的需求。该项目通过为动力电池厂商提供高性能硅碳负极及其他负极材料，以提高纯电动汽车的续航里程2倍以上。硅负极材料具有极高的理论容量(4200mAh/g)，其容量是现有商业化的石墨负极的10多倍。但其充放电过程中产生的大体积膨胀(400%)会严重影响其循环寿命。我们团队经过数年研究，提出“清矽硅碳”使普通微米硅粉进行包覆“均匀+可控”功能层的工艺过程实现“性能+成本”的最优产业升级。美国能源部高度评价了该项研究成果(2015年仅有2项研究成果受此殊荣)

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：兰炭也称半焦碳，以低变质煤为原料在隔绝空气的情况采用低温干馏技术生产的一种固体产品。它是一种较为硬而脆的煤种，在兰炭生产过程中，小于3mm的兰炭粉末约占总质量的 10%，这部分兰炭粉(半焦)是用廉价的末煤干馏而成，成本较块煤降低近20%。因其粒度小，不符合生产工艺要求，只能被当作低级燃料廉价处理或被弃置于河道或地头。这不仅造成大量能源浪费，限制兰炭的经济效益，而且对环境造成严重污染。将兰炭经过改性后加工制作成高品质碳材料，如锂离子电池负极或者活性碳等，延长兰炭产业链，变废为宝。

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：韩国、日本、德国之后，中国有望将氢能提升为国家战略的高度，固体氧化物燃料电池(SOFC)是氢能发电的最高效利用方式，固体氧化物电解池(SOEC)是电解水制氢储能的高效电解方式。SOFC不仅可以采用氢气发电，还可以采用甲醇或传统化石能源发电。基于天然气 SOFC联合循环的发电效率超过70%。未来S0C将会引领能源、化工与汽车领域的变革性发展。 基于中国“双碳”目标实现的挑战，SOFC有望在分布式发电系统中得到广泛应用并具有在汽车、船舶领域内替代质子膜燃料电池与锂电池作为主动力源的趋势。西安交大历经 20余年的研究，掌握了从SOFC关键材料及电堆的核心制备技术，完成了实验室对单电池与kW级电堆的测试与评估。目前想转化的SOFC项目主要依托国家重点研发计划(2021YFB4001400)“管式固体氧化物燃料电池发电单元及电堆关键技术”

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：传统的抽水蓄能存在需要特殊的地质条件、推广应用受到限制、需要充沛水源、不适合干旱缺水地区、储能密度较低、对所在区域的生态环境有影响等缺点;传统的 CAES(压缩空气储能系统电站)存在需要消耗大量的化石类燃料，系统经济型不好、储能时压缩空气过程中存在热交换、释能时外热源加热、CAES的能量转化效率与其他储能系统相比有些低等特点。 本系统提出无水坝抽水蓄能模型，兼收压缩空气储能技术和抽水蓄能技术的优点摒弃二者缺点，实现热能和压力能的梯级利用，

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所属单位：西安交通大学

成果简介：该项目综合本团队(西安交通大学学科评估电气工程和清华大学并列全国第一，获得过两次国家科 技进步二等奖)多年来在大容量、高效率电力电子装备领域的技术与成果优势，根据储能并网逆变器的技术特点，全面突破低开关频率大功率并网逆变器高性能小体积低成本逆变技术的关键难题。通过与精确建模结合的优化设计方法，提升整个方案的可行性，形成自主知识产权，并进行产业化建设，全面提升我国大功率低开关频率并网逆变器装备产品的整体水平，完善我国大功率并网逆变器装备产业链，推动该领域关键技术与装备的跨越式发展

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：本项目提出了一种基于 3D 打印技术的方法，用于构建用于室内加湿和降温的毛细管容器阵列结构，并制备了冷风机样机。与传统的纸基湿帘的冷风机相比，此设备具有低空气阻力、高加湿效率、噪音低等显著优点。在长时间(一周)运行中保持卓越的水质(<1NTU)，水持续时间延长4-5倍，并实现性能系数翻倍。降低了循环水泵的电能损耗，同时也建立了更安全化的加湿降温环境

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：2015年我国实施了史上最严的环境保护法，对企业污染排放做出严格规定，对违法排污企业惩罚力度大大加强。食品和药品发酵企业的废水/废渣的资源化利用是降低企业运行成本的有效途径。发酵废水/废渣由于其有机质含量高、可生化处理性好和成分相对稳定的特点，非常适用于微生物电化学产氢气。 微生物电化学产氢所用到的装置称作微生物电解池。该装置被质子交换膜分隔成一个阳极室和阴极室。在阳极室,生长在电极表面的微生物能够降解有机物生成二氧化碳质子和电子。质子和电子分别通过质子交换膜和外电路到达阴极，两者在一定的外电压(>0.2V)作用下在阴极生成氢气。整个装置可以实现污水中有机物的去除，同时回收氢气。

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：本项目提供一种利用余热发电的氢离子热电池及其电极制备技术，可以将中低温弃余热(50到200℃)直接转化为电能。主要的技术原理是:氢离子热电池在热的驱动下产生电流，氢气经阳极流场板进入阳极催化层被氧化为氢离子，释放出的电子通过外电路到达复合有阴极催化剂的阴极电极:氢离子通过质子交换膜迁移到阴极催化层并与外电路流入的电子结合，又被还原为氢气，电子在外电路移动的过程中收获了电流。这一过程中不需要外部供电，不需要高温或高压，通过废气的中低温余热产生电流;氢气不产生化学反应，可以持续再利用。

所属分类：清洁能源产业

所属单位：西安交通大学

成果简介：目前,液化天然气的冷能利用可应用于多种场合和领域,如在温差发电、空气分离、冷冻冷藏和制取干冰等领域。除了低温利用之外，按照冷能梯级利用的原则，LNG从气化点到常温，其冷量按照梯级回收利用分别可以应用于低温速冻库(-60℃)、低温冷冻库(-35℃)、高温冷冻库(-18℃)以及果蔬预冷库和中央空调系统(0℃~10℃)温区西安交通大学制冷低温研究所LNG冷能利用研究团队在该领域的研究处于国内领先位置，具有良好的研究基础和成果。目前，团队主要在以下方面拥有重要的理论支撑和关键的应用技术: (1)用于液化天然气汽车(LNG)冷藏冷冻车(冷链)或车厢空调技术; 使用天然气作为燃料的汽车分为CNG(压缩天然气)汽车和LNG(液化天然气)汽车，后者因其单位体积容量大，能够为汽车提供更长距离的动力、安全可靠而逐渐被汽车市场所接受 (2)LNG冷能用于空气分离装置流程 可以为空气分离过程提供低温冷源，为系统输入大量高品质低温冷能，从而降低空分流程的能耗，达到节能增效的目的。