| 学科专业评审组： | 能源与化工组 | | 项目名称： | 高安全性无锂枝晶生成的钒酸锂微纳材料调控与储锂机制探索 |
| 提名单位： | 陕西省教育厅 |
| 提名等级： | 三等奖 |
| 提名单位意见： | 伴随能源消耗攀升所引发的环境压力，研发兼具高效率与环保特性的能量存储与转换器件，已成为驱动能源器件的核心路径。本研究聚焦于“高安全性无锂枝晶生成的钒酸锂微纳材料调控与储锂机制探索”，旨在攻克当前锂离子电池中所面临的离子迁移速率迟缓、电极极化显著及安全隐患突出等瓶颈。
针对上述瓶颈，本项目核心创新性体现在：
（1）材料可控合成与演化机制：创新性地引入快速合成技术，实现了高纯高安全性复合金属氧化物微纳结构（涵盖形貌有：空心纳米球、纳米花、空心纳米立方体及纳米线）可控制备，揭示了演变规律。
（2）原位反应机理的实时解析：借助原位同步辐射X射线衍射与电化学联用、原位电化学-透射电镜两大尖端技术，实时追踪了空心纳米球非计量比的中间相动态演化过程，为阐明其储锂机制提供了证据。
（3）理论计算与实验协同创新：引入第一性原理计算，探究锂离子穿越高暴露晶面的电极材料的迁移路径及内部电化学反应驱动力。材料综合性能获得突破性提升：钒酸锂空心纳米球结构展现出卓越的循环稳定性，经500次充放电循环后，可逆比容量仍高达299.6 mAh/g。
推广应用与效益：项目核心技术在陕西、江苏及江西等多家单位实现落地应用。项目构建起具有自主知识产权的专利群，有效推动了高安全电极材料电化学性能的优化升级。
基于此，特推荐申报陕西省科学技术进步奖三等奖。
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| 项目简介： | 
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| 客观评价： | 
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| 应用情况和效益： | 
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| 主要知识产权和标准规范等目录： | 
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| 主要完成人： | - 姓名：孙嬿
排名：1
行政职务：学术带头人
技术职称：教授
工作单位：苏州科技大学
对本项目技术创造性贡献： 作为项目负责人，本人主导了材料结构设计与合成路线的系统探索。创新性地引入微波辐射技术，制备了高纯度Li3VO4的多种纳米结构（包括空心纳米球、纳米花、空心纳米立方体及纳米线）。揭示了其生长机制遵循“溶解-重结晶-奥斯特瓦尔德熟化”的三阶段模型，为制备工艺提供了坚实依据。成果已发表于SCI期刊《Cryst. Res. Technol.》等，并获授权国家发明专利4项（ZL202310002359.1、ZL2023100023089、ZL202310037887.0、ZL202310037886.6），知识产权成果有力保障了本项目的研发推进与后续应用实施。
曾获国家科技奖励情况：1、2024年，陕西高等学校科学技术研究优秀二等奖（第一）；
2、2024年，陕西省科学技术进步奖三等奖（第四）；
3、2023年，江苏省能源研究会科学技术奖二等奖（第一）；
4、2013年，河北省科学技术发明三等奖（第一）。
- 姓名：彭文修
排名：2
行政职务：副总经理
技术职称：高级工程师
工作单位：中矿资源（江西）新材料有限公司
对本项目技术创造性贡献： 彭文修，南开大学博士，高级工程师，现任公司技术副总经理。长期聚焦于锂离子电池正极材料合成与改性、电池级锂盐工艺技术及产业化，以及固废渣高值化综合利用等领域的研究与实践。曾任山东瑞福锂业有限公司技术研发总监，山东晟锂环保科技有限公司技术总负责人等。主持国家重点研发专项课题负责人1项，江西省中央引导地方项目1项，新余市科技支撑项目1项；累计发表20余篇论文、10余项（第一发明人5项）专利、5项以上（第一起草人2项）国家/行业标准。获得江西省级新产品一等奖1项、二等奖2项、三等奖2项；山东省企业技术创新一等奖2项。负责电池材料在功率密度、安全性、寿命、成本等方面性能优化。
曾获国家科技奖励情况：1、2024年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果二等奖（第二）；
2、2024年，江西省优秀新产品（4A分子筛）三等奖（第一）；
3、2024年，江西省优秀新产品（99.9%球状草酸锂）二等奖（第二）；
4、2024年，江西省优秀新产品（四氟硼酸锂）三等奖（第二）。 - 姓名：叶明富
排名：3
行政职务：无
技术职称：高级实验师
工作单位：安徽工业大学
对本项目技术创造性贡献： 本人作为核心成员，参与了材料微观结构演变及其储锂机理的探索工作。研究过程中，借助原位透射电子显微镜（in-situ TEM）及选区电子衍射（SAED）技术，实时监测了Li3VO4空心纳米球在锂化过程中的结构响应，并据此深入剖析了该纳米材料的锂离子嵌入/脱嵌行为特征；有力验证了该空心构型具备优异的循环结构稳定性。SAED图谱清晰显示，首周放电后(001)、(011)、(101)、(210)等晶面对应的衍射斑点消失，印证着原始Li3VO4已向Li3+yVO4中间相转变，该结果与原位同步辐射X射线衍射（SXRD）观测数据高度吻合，相互印证了相变路径的一致性。
曾获国家科技奖励情况：1、2024年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果二等奖。 - 姓名：赵阳
排名：4
行政职务：无
技术职称：副教授
工作单位：西京学院
对本项目技术创造性贡献： 本人承担了材料生长机制与构效关系的探索工作。综合运用XRD、SEM及TEM等表征手段，对不同反应时间下Li3VO4纳米结构的形貌演化进行了追踪，据此揭示了其结晶生长规律与形态转变路径。将所制备的四种典型形貌Li3VO4纳米材料组装为锂离子电池负极，旨在建立微观形貌/晶体结构与电极容量、倍率及循环稳定性之间的关联机制。成果发表于SCI期刊New J. Chem. 2022, 46, 10577，为本项目合成工艺的优化与放大提供了直接的理论指导与实验支撑。
曾获国家科技奖励情况：1、2024年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果二等奖（第三）；
2、2020年，陕西省科学技术进步奖三等奖（第六）。 - 姓名：童小伟
排名：5
行政职务：总经理
技术职称：工程师
工作单位：苏州聚云新能源科技有限公司
对本项目技术创造性贡献： 童小伟总经理，是苏州聚云新能源科技有限公司联合创始人，长期致力于新型电池材料研发、电芯组装工艺及企业运营管理。公司研发中心与苏州科技大学孙嬿教授课题组建立了紧密的产学研合作关系，围绕锂离子电池领域的新技术、新工艺、新材料开展联合攻关，持续提升企业自主创新能力与核心竞争力。公司于2018 年通过欧盟EN15194；2020年聚云与TVU深度合作，先后取得全系列工业电池CE证书以及多款CB认证证书，并通过最新ISO9001：2015质量管理体系认证。公司始终坚持以技术创新驱动产品升级，积极践行国家“碳达峰、碳中和”战略目标，致力于为新能源行业提供高效、安全、可靠的电池系统解决方案。
曾获国家科技奖励情况：1、2024年，陕西高等学校科学技术研究优秀二等奖。 - 姓名：黄凤
排名：6
行政职务：总经理
技术职称：无
工作单位：中矿资源（江西）新材料有限公司
对本项目技术创造性贡献： 本人承担了电极/电解液界面稳定性调控的研究工作。电解液分解于负极表面形成固体电解质界面（SEI）膜，该界面层的结构完整性直接关乎电极的长期服役性能。研究表明，SEI膜力学韧性不足，在硅基负极其剧烈的体积胀缩过程中反复承受应力冲击，导致界面膜破裂与剥离，暴露出新鲜电极表面并持续与电解液发生副反应，进而诱使SEI膜再度增厚。因界面膜增厚及成分劣化，致使电极整体电子/离子传导性能劣化。本人在该领域具备深厚的工程化积累，相关产业化经验为本项目界面改性策略的可行性与放大生产提供了有力保障。
曾获国家科技奖励情况：1、2016年，集团公司“优秀员工”称号；
2、2017年，集团公司“优秀管理者”称号；
3、2022年，集团公司“优秀管理者”称号。 - 姓名：王笛笛
排名：7
行政职务：无
技术职称：无
工作单位：苏州科技大学
对本项目技术创造性贡献： 王笛笛，女，汉族，山西省晋城市人。2018年7月获延边大学化学工程与工艺专业学士学位；2023年6月获苏州科技大学化学与生命科学学院应用化学专业学术硕士学位。硕士在读期间，以第一作者发表中科院一区SCI论文2篇，参与发表一区SCI论文6篇；以学生第一发明人申请发明专利3项，参与申请发明专利14项。在表征方法方面，熟练掌握原位同步辐射X射线衍射-电化学联用及原位透射电子显微镜-电化学联用等先进测试技术，并将其应用于材料电化学机理的深入剖析。通过对Li3VO4空心纳米球锂化过程的原位研究，率先揭示了其低体积膨胀效应的结构根源，为提升电池稳定性、安全性和倍率性能提供了重要的实验依据与策略参考。
曾获国家科技奖励情况：1、2024年，陕西高等学校科学技术研究优秀成果二等奖。
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| 主要完成单位及创新推广贡献： | - 单位名称：西京学院
单位贡献： 西京学院为项目提供了材料合成设备和材料微观结构检测的平台，测试服务有XRD、SEM、TEM/HRTEM、IR、BET、原位TEM、原位XRD等表征手段；搭建了科研团队打通了电极材料小试、中试及量产的工艺设计；为项目提供了充足的配套资金和经费；为课题产业化铺平道路。
西京学院创建于1994年，2005年获批为普通本科高校，2009年获学士学位授予权，2010年作为全国第一所民办高校通过教育部本科合格评估，2011年获批成为“服务国家特殊需求人才培养项目”——学士学位授予单位开展培养硕士专业学位研究生试点单位，2017年通过教育部本科教学审核评估，2018年被陕西省确立为“一流学院”建设单位，2021年经国务院学位委员会批准，正式获批为硕士学位授予单位。学校在全省高校秦创原建设工作及科技成果转移转化工作评估工作中获评为A等。2023年《中国民办本科院校科研竞争力评价研究报告》显示，学校多项科研指标保持在全国民办高校前列，科研竞争力已连续六年稳居全国民办高校第一。2024年，学校“工程科学”学科进入ESI全球排名前1%。
总之，依托单位为项目提供了全方位支持和关爱。
- 单位名称：苏州科技大学
单位贡献： 苏州科技大学作为项目牵头单位，坚持科创引领，产学研用深度融合。获国家科技进步奖6项；主持863计划、国家自然科学基金重点项目、国家重大科技专项等重大课题。拥有国家级项目285项、省部级科研奖68项（一等奖18项）；在Nature等国际顶刊论文13篇。科技成果连续2年入选“江苏省行业领域十大科技进展”。
学校建有国家地方联合工程研究中心等省级以上科研平台30个；为突破电池材料安全性重大技术瓶颈实现三大创新：
（1）项目将第一性原理计算与原位表征技术深度融合，系统揭示了Li3VO4材料的储锂动力学本质。理论计算方面，基于DFT方法系统评估了锂离子在各晶面上的迁移能垒，发现沿高暴露(100)晶面方向具有最优的反应动力学路径。
（2）实验验证方面，采用原位电化学同步辐射X射线衍射（SXRD）及原位电化学透射电子显微镜（TEM），从原子级和纳米级尺度实时追踪了锂离子嵌入/脱出过程中的结构演化行为，发现了一种有利于高效离子迁移的新型储锂机制。
（3）基于上述理论与实验的协同指导，成功获得了体积膨胀率仅为0.22%的极低应变材料，并表现出优异的倍率性能。目前，该材料体系已完成工程化验证，实现了产业层面的应用。
本项目解决了“高倍率工况检测无锂枝晶材料设计与长寿命防护”关键难题，为高倍率、长寿命、高安全锂离子电池提供了全新的材料解决方案。
- 单位名称：中矿资源（江西）新材料有限公司
单位贡献： 中矿资源（江西）新材料有限公司坐落于江西省新余市高新开发区，是中矿资源集团股份有限公司的全资子公司（SZ：002738）。公司主要从事锂盐、铯盐、铷盐的生产和销售。拥有自有锂矿、铷铯矿的海外矿山；具有丰富的从矿石提锂、提铷铯的技术和经验。公司坚持科技创新，获得国家级、省市级科技奖项近10项，发明专利20余项。
公司为本项目提供核心支撑，具体体现在：搭建专业的中试测试与验证平台，并基于反应热力学与动力学检测的实测数据，探索并形成提升材料安全性能的创新技术路径。由此可见，申报单位在本项目的产业化推进中发挥了实质性助推作用。同时，企业为项目提供试验原料供应、工艺优化培育及工程化放大所需的量产场地，有效保障了项目成果向实际生产的平稳过渡，并有力推动了相关材料的市场应用推广。在行业资源方面，我司与国内外知名企业保持长期稳定的战略合作关系。作为国际锂电新能源汽车产业链的重要供应商，以及全球规模最大的铷铯盐生产商，我们已将业务版图拓展至新能源材料、航空航天、石油钻井、医疗器械、制药及精密制造等高端领域，是上述行业不可或缺的核心合作伙伴。
- 单位名称：安徽工业大学
单位贡献： 本项目有力依托了学校提供的坚实重点实验室平台：（1）冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室；（2）生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心；（3）先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室。学校还为本项目提供了测试材料微观结构与电化学性能的内在关系。
项目还将充分利用学校的学科平台优势：已现有国家级、省级一流本科专业建设点54 个，其中国家级一流本科专业建设点20个；国家级一流本科课程21门；国家级特色专业、综合改革试点专业6个，省级特色（品牌）、综合改革试点、振兴计划专业47个；68个专业在2024“软科中国大学专业排名”中进入B级以上，占我校排名专业总数的95.8%；15个专业通过了教育部和住建部工程教育专业认证（评估），位居省属高校首位、全国高校第54位。材料科学、工程学、化学、计算机科学4个学科跻身全球ESI 排名前1％，其中，材料科学、工程学、化学3个学科进入全球前5‰。
- 单位名称：苏州聚云新能源科技有限公司
单位贡献： 苏州聚云新能源科技有限公司作为本项目产业化实施的主体单位，与西京学院、苏州科技大学及安徽工业大学建立了深度产学研合作关系，发明专利转化3项，获省市级科研奖励4项。构建了“基础研究—技术开发—工程转化”的协同创新体系。在项目执行中，公司承担电池组装、系统测试、电路开发及安全评测等工程化任务，为项目技术成果向产品转化提供全链条支撑。
公司深耕锂离子电池细分领域多年，是一家专业从事小型动力电池研发与制造的国家高新技术企业。核心业务涵盖E-Bike电池、电动汽车电池、叉车电池及配套供电系统的设计与成套先进装配，以及工业电池的定制化开发。公司拥有完整的国际认证体系：早在2018年即通过欧盟EN15194:2017标准认证，目前已取得CE、CB、UN38.3等全系列产品认证，并具备自主型材与塑件开发能力，能够为客户提供从结构设计到成品交付的一站式定制服务。
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| 完成人合作关系说明： | 完成人合作关系说明：1
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