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氟化學(xué)重塑鋰電池未來:從三氟氯乙烯基底到“打一針”再生術(shù)
時間:2025-06-06 查看:799

一種曾用于工業(yè)合成的含氟氣體,正成為破解鋰電池壽命魔咒的關(guān)鍵鑰匙

2021年,復(fù)旦大學(xué)陳茂課題組以三氟氯乙烯氣體為原料,設(shè)計出主鏈含氟交替共聚物。這種材料兼具不可燃、不結(jié)晶和化學(xué)穩(wěn)定性,首次實現(xiàn)鋰離子室溫高效傳輸與5.3V高壓穩(wěn)定性的兼容。

四年后,該校彭慧勝、高悅團(tuán)隊在《自然》發(fā)表顛覆性成果——通過注射含氟有機(jī)鋰鹽“三氟甲基亞磺酸鋰”,使鋰電池循環(huán)壽命突破11818次(容量保持率96%),壽命延長10倍以上。

這兩項突破共同指向一個核心邏輯:氟化學(xué)正在改寫鋰電池的底層規(guī)則。

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01 氟化學(xué)的“破界”基因:從三氟氯乙烯到聚合物電解質(zhì)

鋰電池的瓶頸長期存在于界面穩(wěn)定性與鋰損耗的矛盾中。傳統(tǒng)氟聚合物因易結(jié)晶、溶解鋰鹽能力差,難以滿足固態(tài)電池需求。

陳茂團(tuán)隊的三氟氯乙烯合成路徑提供了新思路:

精準(zhǔn)調(diào)控分子結(jié)構(gòu):以氣態(tài)三氟氯乙烯為單體,在溫和條件下合成主鏈含氟交替共聚物,突破高溫高壓合成的限制;

六元環(huán)穩(wěn)定機(jī)制:聚合物與鋰離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu),產(chǎn)生弱溶劑化效應(yīng),抑制鋰枝晶生長;

高壓兼容性:在5.3V超寬電化學(xué)窗口下保持穩(wěn)定,為高能量密度電池設(shè)計鋪路。

這一成果揭示了含氟聚合物作為電解質(zhì)基底的潛力,但其對“鋰損耗”根本矛盾仍力有未逮。




02 “打一針”革命:AI設(shè)計的含氟分子重塑壽命邏輯

2025年初,彭慧勝/高悅團(tuán)隊提出“外部鋰供應(yīng)”技術(shù),將氟化學(xué)的應(yīng)用推向新維度。其核心是一種名為三氟甲基亞磺酸鋰(CF?SO?Li) 的含氟分子,通過三大特性破解鋰損耗困局:

精準(zhǔn)分解:在2.8-4.3V充電電壓窗口內(nèi)不可逆氧化,釋放鋰離子后分解為SO?、CHF?等氣體,經(jīng)排氣系統(tǒng)實現(xiàn)“零殘留”;

工業(yè)普適性:可溶于常規(guī)電解液,適配石墨、硅碳負(fù)極及各類正極材料,合成成本不足電池總成本的10%;

AI賦能設(shè)計:通過非監(jiān)督機(jī)器學(xué)習(xí)篩選300萬虛擬分子庫,綜合電化學(xué)活性、溶解度等參數(shù)鎖定最優(yōu)解。

“打針”技術(shù)的四步重生術(shù)

配液:將CF?SO?Li以12.5%濃度溶于電解液;

注入:通過電池預(yù)留氣孔或?qū)Ч茏⑷肜匣姵兀?/span>

活化:充電時鋰鹽在陽極分解,鋰離子嵌入負(fù)極;

凈化:分解氣體排出后密封,電池恢復(fù)初始性能。

該技術(shù)將儲能電池度電成本降至0.03元/Wh(降幅70%),并推動“無鋰正極”成為可能——鉻氧化物(CrO)等材料使能量密度達(dá)1192 Wh/kg,達(dá)磷酸鐵鋰的3倍。

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03 產(chǎn)業(yè)共振:雙氟技術(shù)路線撬動萬億市場

含氟材料的創(chuàng)新正從實驗室涌向產(chǎn)業(yè)前線:

補(bǔ)鋰技術(shù)+大電芯688Ah儲能電芯配合外部補(bǔ)鋰,使20尺集裝箱系統(tǒng)容量達(dá)6.9MWh,循環(huán)壽命突破15000次,支撐海上風(fēng)電平臺20年免維護(hù)運行;

退役電池再生2030年我國退役儲能電池預(yù)計達(dá)200萬噸,補(bǔ)鋰技術(shù)可延長其壽命5-10倍,減少70%固廢;

制造工藝革新:現(xiàn)有產(chǎn)線僅需增加注液工序即可兼容新工藝,國內(nèi)知名企業(yè)已推進(jìn)合作。




04 未來挑戰(zhàn):從分子設(shè)計到工程化落地

盡管前景廣闊,技術(shù)仍需跨越三重關(guān)卡:

長期安全性:多次注射對SEI膜的累積影響需驗證;

標(biāo)準(zhǔn)化適配:方殼/圓柱電池的注液接口需重新設(shè)計;

經(jīng)濟(jì)性平衡:修復(fù)服務(wù)成本需與電池更換成本競爭。

對此,團(tuán)隊正開發(fā)“預(yù)埋型”分子——在電池出廠時注入,待容量衰減時激活釋放鋰離子,實現(xiàn)“零干預(yù)”修復(fù)。




05 結(jié)語:氟化學(xué)的“電池宇宙”

從三氟氯乙烯基底構(gòu)建的高壓穩(wěn)定界面,到AI設(shè)計的含氟“續(xù)命分子”,氟化學(xué)在鋰電池領(lǐng)域的兩次飛躍揭示了同一邏輯:

含氟材料的精準(zhǔn)調(diào)控能力,正在解開能量存儲的終極矛盾——在提升密度與延長壽命之間,人類不必再做選擇。

正如彭慧勝團(tuán)隊的展望:“未來通過‘打針’修復(fù)電池,讓產(chǎn)業(yè)生態(tài)走向智能化、環(huán)?;?。”。當(dāng)688Ah電芯遇見含氟補(bǔ)鋰劑,一場改寫儲能底層邏輯的變革已然啟幕。

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UAN尿素硝銨是什么?農(nóng)用有什么優(yōu)勢?怎么使用效果更好?

UAN尿素硝銨迎合了當(dāng)下快速發(fā)展水肥一體化需求,為傳統(tǒng)尿素、硝銨企業(yè)提供破局之道。但是不少農(nóng)戶朋友對它的了解并不多,今天小編就來和大家聊聊UAN尿素硝銨!UAN尿素硝銨是什么?尿素硝銨溶液,簡稱UAN溶液,國外也稱為氮溶液(Nsolution),是由尿素、硝銨和水配制而成。在尿素硝銨溶液中,通常硝態(tài)氮含量在6.5~7.5%,銨態(tài)氮含量在6.5~7.5%,酰胺態(tài)氮含量在14~17%。UAN尿素硝銨農(nóng)用有什么優(yōu)勢?1、穩(wěn)定硝酸銨原料,作為固體原料存在危險性,但與尿素配成尿素硝銨溶液后,消除了它的可燃性和爆炸性,十分,是一種常壓下的穩(wěn)定產(chǎn)品,對設(shè)備和操作要求均比氨水低。2、多種氮源尿素硝銨溶液將三種氮源集中于一種產(chǎn)品,可以發(fā)揮各種氮源的優(yōu)勢。硝態(tài)氮可以提供即時的氮源,供作物快速吸收。3、延長肥效銨態(tài)氮一部分被即時吸收,一部分被土壤膠體吸附,從而延長肥效。尿素水解需要時間,尤其在低溫下通常起到長效氮肥的作用。為減少氮的淋溶損失,現(xiàn)在在尿素硝銨溶液中通常會加入硝化抑制劑和脲酶抑制劑。UAN尿素硝銨怎么使用效果更好?尿素硝銨溶液提供的是氮肥,適合各種植物。一般建議做追肥使用。稀釋倍數(shù)在50-100倍,苗期濃度稀,旺盛生長后濃度高。葉片噴施建議稀釋100倍以上。由于兌水施用后大幅度提高氮的利用率,用量上可以比常規(guī)尿素用量減少一半。施用原則是少量多次,每次每畝3-5公斤。通過灌溉系統(tǒng)用時特別注意不要過量灌溉,只濕潤根區(qū)為宜,否則會造成氮的淋失,降低肥效。我司主推的UAN液體肥料優(yōu)勢顯著:含三態(tài)氮(硝態(tài)、銨態(tài)、酰胺態(tài)),利用率高達(dá)90%,是傳統(tǒng)尿素的4-5倍;100%水溶,適配滴灌/噴灌,減少施肥次數(shù);安全穩(wěn)定無爆炸風(fēng)險,環(huán)保減排;促作物生長,小麥/玉米增產(chǎn)10%-15%,品質(zhì)提升,符合“雙碳”目標(biāo),適配多種作物與土壤。歡迎您隨時咨詢!

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2025-12-16

光學(xué)玻璃:現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的核心材料,賦能高端制造與精密儀器

光學(xué)玻璃,作為一種以高純度硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽為基礎(chǔ)并摻入特定稀有元素制成的特殊材料,憑借其優(yōu)異的光學(xué)性能,已成為制造各類光學(xué)儀器與元件的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料,廣泛應(yīng)用于科研、工業(yè)、醫(yī)療及消費電子等多個前沿領(lǐng)域。多元分類滿足不同需求根據(jù)成分、性能及工藝的不同,光學(xué)玻璃呈現(xiàn)出豐富的種類。按成分主要分為常見的硅酸鹽玻璃、具有高透光低色散特性的硼酸鹽玻璃以及熱穩(wěn)定與化學(xué)穩(wěn)定性突出的磷酸鹽玻璃。按光學(xué)性能,則涵蓋高折射率、低折射率、低色散與高色散等類型,以滿足如高倍顯微鏡、高清相機(jī)鏡頭設(shè)計或光學(xué)系統(tǒng)色差校正等不同精密需求。制造工藝上,熔制、壓延和拉制等不同方法,分別適用于制造常規(guī)光學(xué)元件、薄片狀元件及光纖等特定形態(tài)產(chǎn)品。此外,防反射涂層玻璃、偏振片玻璃等具備特殊功能的產(chǎn)品,進(jìn)一步拓展了其應(yīng)用場景。卓越特性奠定應(yīng)用基石光學(xué)玻璃的核心特性為其廣泛應(yīng)用提供了堅實支撐:光學(xué)性能卓越:具備特定的折射率與較低的色散性,這對透鏡、棱鏡等元件的成像質(zhì)量至關(guān)重要,能有效減少色散,保持圖像清晰。物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定:良好的熱穩(wěn)定性使其能在寬溫域內(nèi)保持性能;優(yōu)異的化學(xué)耐腐蝕性確保了在復(fù)雜環(huán)境下的長期可靠使用。透光性極佳:對可見光與紫外線的高透過率,保證了光學(xué)儀器高效、清晰地傳遞光信號與圖像信息。加工適應(yīng)性好:可通過切割、研磨、拋光等工藝靈活制成各種形狀與精度要求的元件,適應(yīng)多樣化設(shè)計需求。廣泛應(yīng)用驅(qū)動技術(shù)發(fā)展憑借上述特性,光學(xué)玻璃已成為多個高科技領(lǐng)域不可或缺的材料:光學(xué)鏡片與系統(tǒng):是制造透鏡、棱鏡、反射鏡等核心鏡片的基礎(chǔ),廣泛應(yīng)用于相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡等成像設(shè)備。激光技術(shù):用于制造激光器中的倍頻晶體、透鏡、窗口等,對激光的生成、調(diào)控與傳輸起到關(guān)鍵作用。光學(xué)濾波與涂層:用于生產(chǎn)各種光學(xué)濾波器,實現(xiàn)對特定波長的選擇與控制;表面鍍制反射、增透、偏振等涂層,以優(yōu)化光學(xué)器件性能。光學(xué)窗口與防護(hù):作為光學(xué)系統(tǒng)的視窗,在允許光線透過的同時,保護(hù)內(nèi)部精密部件免受環(huán)境損害。交叉領(lǐng)域滲透:在光譜分析、光纖通信、醫(yī)療器械乃至消費電子等領(lǐng)域,光學(xué)玻璃都發(fā)揮著重要功能,持續(xù)推動相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。光學(xué)玻璃的持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新,正不斷助力光學(xué)技術(shù)向更高精度、更復(fù)雜功能邁進(jìn),為科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級提供著基礎(chǔ)而關(guān)鍵的 material support。

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2025-12-10

破解算力“散熱焦慮”:國產(chǎn)高端冷卻液實現(xiàn)全鏈條自主,成本大降

一、技術(shù)突破:性能對標(biāo)國際巨頭,成本優(yōu)勢顯著國內(nèi)自主研發(fā)的冷卻液(包括全氟聚醚、氫氟醚等)實現(xiàn)純度99.9999%的突破,關(guān)鍵性能指標(biāo)如導(dǎo)熱性、絕緣性、化學(xué)穩(wěn)定性均達(dá)到3M同類產(chǎn)品水平。其核心創(chuàng)新包括:材料配方:通過分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使氟化液工作溫域覆蓋-50℃~200℃,適配高密度算力芯片散熱需求;成本控制:依托螢石-氫氟酸-氟化液全產(chǎn)業(yè)鏈布局,生產(chǎn)成本較進(jìn)口產(chǎn)品低30%,售價僅為3M的1/4;環(huán)保替代:開發(fā)無PFAS(全氟烷基物質(zhì))配方,符合歐盟REACH法規(guī)要求,填補(bǔ)3M退出市場后的空白。二、產(chǎn)能與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同已建成千噸級氟化液生產(chǎn)裝置,可滿足全國35%以上的浸沒式液冷需求。其產(chǎn)能優(yōu)勢體現(xiàn)在:垂直整合:原料氫氟酸自給率超90%,冷卻液生產(chǎn)成本較外購企業(yè)低33%-37%;快速擴(kuò)產(chǎn)能力:基地利用低價能源(電價成本降30%),可快速復(fù)制生產(chǎn)線;高端應(yīng)用儲備:電子級氟化液通過大牌認(rèn)證,用于晶圓蝕刻環(huán)節(jié)來源:雪球

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2025-12-08

嘉遠(yuǎn)參會綠色氟化工論壇:聚焦行業(yè)綠色與智能轉(zhuǎn)型

論壇上展示的AI輔助環(huán)保材料設(shè)計案例,為嘉遠(yuǎn)團(tuán)隊的技術(shù)路線思考提供了新的參照。2025年11月26日,嘉遠(yuǎn)公司技術(shù)團(tuán)隊赴廈門參加了第六屆綠色氟化工技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新論壇。本屆論壇以 “綠色智造·鏈動未來” 為主題,聚焦于氟化工產(chǎn)業(yè)在“雙碳”背景下的可持續(xù)發(fā)展路徑。技術(shù)前沿與綠色實踐論壇的技術(shù)分享集中于兩大方向:綠色生產(chǎn)工藝與智能化創(chuàng)新。AI 賦能創(chuàng)新:上海大學(xué)教授解讀《AI 賦能綠色氟化工:分子智造驅(qū)動的環(huán)保氟膜技術(shù)與未來電子封裝》;新材料突破:中科院上海有機(jī)所研究員分享《一些含氟功能材料的創(chuàng)制及其應(yīng)用》,東華大學(xué)教授解析《無色透明含氟聚酰亞胺薄膜的制備及其應(yīng)用技術(shù)》;綠色技術(shù)實踐:浙江力久環(huán)境帶來《無水氟化氫凈化除砷新技術(shù)的應(yīng)用》,天俱時集團(tuán)分享《從 “氟” 到安,向 “綠” 而行 —— 基于本質(zhì)安全與綠色智造的新一代氟化工 EPC 工程創(chuàng)新實踐》;合規(guī)與應(yīng)用:通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)范儒解讀《歐盟電池法規(guī)背景下,電池產(chǎn)業(yè)鏈的合規(guī)挑戰(zhàn)與應(yīng)對措施》,探討《全氟聚醚在數(shù)據(jù)中心液冷領(lǐng)域的應(yīng)用》。嘉遠(yuǎn)團(tuán)隊的參會收獲作為參會者,嘉遠(yuǎn)團(tuán)隊重點關(guān)注了與自身發(fā)展相關(guān)的領(lǐng)域,核心收獲明確:技術(shù)方向:明確了AI輔助研發(fā)在材料創(chuàng)新中的潛力,以及具體的綠色生產(chǎn)改進(jìn)技術(shù)。合規(guī)前瞻:了解到歐盟電池法規(guī)等國際環(huán)保政策動向,為產(chǎn)品規(guī)劃提供了預(yù)警。行業(yè)洞察:通過與同行交流,感知到行業(yè)向綠色化、智能化雙軌轉(zhuǎn)型的共識與迫切性。未來展望通過此次論壇,嘉遠(yuǎn)團(tuán)隊認(rèn)識到,綠色與智能已不僅是行業(yè)趨勢,更是企業(yè)未來競爭力的核心。團(tuán)隊計劃將此次獲取的行業(yè)洞察進(jìn)行內(nèi)部轉(zhuǎn)化,評估其在具體研發(fā)與生產(chǎn)優(yōu)化中的應(yīng)用可能性,以務(wù)實推動公司的技術(shù)升級。

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2025-12-04