中心簡介

  中國科學院西安光學精密機械研究所復合材料與器件先進制造研發中心的研究方向主要涉及三大技術領域:碳纖維及其復合材料研制、等離子體基礎理論及應用技術研究、高能量密度儲能系統及動力電源器件研發。 

  1. 碳纖維及其復合材料研制 

  該方向以開展高性能碳纖維及其復合材料技術研究及產業化為主要目標,在碳纖維基礎理論及合成技術研究方面積累了豐富的經驗,尤其在碳纖維的聚合、紡絲、氧化、碳化、復合材料加工等工藝過程中形成了獨有的專利技術優勢,建成了國內領先的集碳纖維研究、制造及復合材料加工的大型科研基地。該方向設有材料工程碩士點,具體研究內容如下: 

  1)高性能碳纖維用聚合液的聚合工藝研究及產業化推進 

  2)高性能碳纖維用原絲的紡絲工藝研究及產業化推進 

  3)高性能碳纖維的氧化、碳化工藝研究及產業化推進 

  4)高性能碳纖維產業化過程中自動化控制的研究及應用 

  5)高性能碳纖維專用浸潤劑、油劑、上漿劑的研究及應用 

  6)高性能碳纖維產業化工藝設計及軟件包開發 

  7)碳纖維整個工藝流程中性能分析測試方法的研究和標準制定 

  8)高性能碳纖維制備過程中流場、溫度場、工藝過程的模擬研究 

  9)碳纖維增強復合材料的研究及產業化推進 

  為促進中科院西安光機所在碳纖維基礎材料領域的技術成果轉化,2010年西安光機所與鎮江市人民政府等多家單位聯合,成立了江蘇航科復合材料科技有限公司,開創了本所碳纖維及其復合材料領域的產學研互動基地。2011年第一期工程完成,建成了國內首條百噸級T800碳纖維生產線并順利投產運行。生產的碳纖維及其復合材料經第三方權威機構檢測及多家用戶單位應用,表明產品性能均達到國外同類產品技術指標。該方向現有專職科研人員10人,生產人員120人,在讀博士、碩士10人。  

  
碳纖維及其復合材料領域的產學研互動基地——江蘇航科復合材料科技有限公司

碳纖維生產工藝流程

  2. 等離子體基礎理論及應用技術研究 

  該方向以等離子體基礎理論研究為支撐,以等離子體核心器件設計、等離子體診斷為主要目標,面向能源、動力、化工、環保、先進制造等領域開展應用研究工作。設有等離子體物理博士點,具體研究內容如下: 

  1)等離子體電、磁、光學現象基礎物理研究 

  2)等離子體推進技術研究 

  3)等離子流體發電技術研究 

  4)等離子體垃圾焚燒及能源循環利用、化學合成及能電氣閉環應用技術研究 

  5)等離子體空氣凈化與水處理應用技術研究 

  6)等離子體催化轉化、材料合成、表面處理、金屬滲氮、冶金、表面聚合、表面接枝、表面改性和微米納米技術研究、實驗裝置系統研究和設計 

  7)內燃機等離子體助燃技術研究 

  等離子體研究方向的團隊有很強的研究實力、產業化能力和經驗積累。通過與企業大力合作和推廣應用,將成為國內等離子體物理化學應用技術領域有影響力和凝聚力的人才培養和產業化技術支撐基地。中心的多項科技成果已通過所屬西安航科等離子體科技有限公司轉化為規?;a業,為等離子體技術在相關領域的應用和持續創新提供了強有力的技術支撐。 

  3. 高能量密度儲能系統及動力電源器件研發 

  該方向以開展高能量密度儲能材料與動力系統、全固態離子電池、固態電解質材料、電池組裝與封包工藝、電源管理系統等為主要研究目標。具體研究內容如下: 

  1)高能量密度全固態鋰離子電池研制 

  2)高離子傳導率固體電解質材料的研究 

  3)全固態超級電容器研制 

  4)特種高功率大電流動力儲能電池研制 

  5)高可靠性的電源管理系統研制 

  鋰離子電池具有循環壽命長、比能量高、單體電壓高,無記憶效應等優點,與常規鉛酸電池相比,提供相同能量的鋰離子儲能電池,其重量和體積至少減少一半以上。但目前被廣泛使用的鋰離子電池普遍采用有機液體作為電解質,存在漏液、氣脹、易燃、易爆、易腐蝕、耐溫度和壓力沖擊性能差、密封性能不佳等安全隱患,一定程度上制約了其在對安全性、可靠性和壽命要求較高的場合應用。而采用新型固體電解質替代液體電解質則可以完全彌補傳統鋰離子電池的不足,是未來貯能電源技術的發展趨勢和主導方向。如新型固體電解質電池不含液體成分,可避免有機電解液的泄漏問題和安全隱患;固態化電解質既充當了離子傳導電解質和隔膜的作用,又簡化了電池結構,便于實現輕量及微型化;可直接采用鋰金屬作為負極從而顯著提高鋰電池的容量和能量密度;結構及裝配工藝大大簡化,生產成本較低;不存在液態化學電解質失效的問題,循環使用壽命長。 

  西安光機所復合材料與器件先進制造研發中心擁有專業的電池加工與測試設備,在高能量密度全固態鋰離子電池領域已開展多年研究,目前正在進行研究成果的技術轉化工作。 


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