【成果】宁波东方理工大学发表新型卤化物基全固态电池成果;OPPO摄像头、面板专利获授权;获诺贝尔奖的量子点有望应用于钙钛矿电池

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1.OPPO“电子设备及摄像头组件”专利获授权

2.OPPO“显示面板和电子设备”专利获授权

3.宁波东方理工大学孙学良院士与王长虹团队发表新型卤化物基全固态电池最新研究成果

4.获诺贝尔奖的“量子点”有望应用于钙钛矿电池,光电转换效率近30%

5.思林杰两个发明专利获授权,涉及立定跳远、短跑计时AI应用


1.OPPO“电子设备及摄像头组件”专利获授权

天眼查显示,OPPO广东移动通信有限公司"电子设备及摄像头组件"专利获授权,授权公告日为10月3日,授权公告号为CN113938541B。



图片来源:天眼查

专利摘要显示,本申请实施例提供一种电子设备及摄像头组件,电子设备包括壳体、摄像头模组和驱动组件,驱动组件包括驱动电机、传动件和推杆,传动件与驱动电机驱动连接,传动件包括第一传动部和第二传动部;推杆包括第一装配部和第二装配部,推杆一端与摄像头模组固定连接;其中,第一传动部与第一装配部能够配合驱动,以使推杆沿推杆轴向方向运动,并带动摄像头模组沿所述推杆轴向方向运动,当摄像头模组运动至目标区域时,第二传动部与第二装配部能够配合驱动,以使推杆旋转,并带动摄像头模组旋转。

据悉,本申请实施例可以提供升降式的摄像头模组,摄像头模组运动到壳体外之后,还可以旋转摄像头模组,从而改变摄像头模组的拍摄角度,灵活拍摄图像。

2.OPPO“显示面板和电子设备”专利获授权

天眼查显示,OPPO广东移动通信有限公司"显示面板和电子设备"专利获授权,授权公告日为10月3日,授权公告号为CN107272236B。



图片来源:天眼查

专利摘要显示,本发明公开了一种显示面板和电子设备,其中显示面板包括:相对设置的第一基板和第二基板;第一基板包括第一衬底及设置在第一衬底上的数据线、扫描线和第一显示功能层,第一衬底包括第一显示区域和第一非显示区域,第一显示功能层设置在第一显示区域,数据线和扫描线穿过第一非显示区域;第二基板包括第二衬底及设置在第二衬底上的第二显示功能层,第二衬底包括第二显示区域和第二非显示区域,第二显示功能层设置在第二显示区域,第一非显示区域和第二非显示区域相对设置,形成非显示区域,用于供光信号通过。

据悉,本发明可以提高电子设备的屏占比。

3.宁波东方理工大学孙学良院士与王长虹团队发表新型卤化物基全固态电池最新研究成果



近日,宁波东方理工大学(暂名)孙学良院士与王长虹助理教授在Energy & Environmental Science发表题为“New Insights into Aliovalent Substituted Halide Solid Electrolytes for Cobalt-Free All-Solid-State Batteries”的研究论文。该论文聚焦异价掺杂的卤化物固态电解质,解析了离子和空位含量对离子传导的影响。研发发现,对于具有六方密堆积(hcp)阴离子框架结构的卤化物固态电解质,离子和空位含量达到平衡是实现最高离子导的关键。

一、研究背景

全固态电池(ASSB)最近因其本质安全性和理论上的高能量密度而重新引起人们的兴趣。为了实现ASSB技术,首要任务是设计具有快速离子传输行为的超离子导体(又名固态电解质(SE))在室温下。设计SE时,应满足几个基本标准,(i)具有高结构耐受性和与移动离子弱相互作用的稳定阴离子框架;(ii)由相关空位和间隙缺陷构建的连续离子传导路径;(iii)离子跳跃的低迁移能垒。遵循这些标准,不同的阴离子框架(即S2-、O2-、BH4-、X-(X=F、Cl、Br、I))已被用来设计具有高室温离子电导率的SE,代表性的是硫化物电解质、氧化物电解质、硼氢化物和卤化物电解质。一些SE已表现出与液态电解质相当的离子电导率。

在所有阴离子化学中,一价卤素阴离子由于其独特的物理化学特性而引起了广泛的研究兴趣,包括大离子半径、长离子键、高极化性、与锂离子的弱相互作用以及高电化学氧化稳定性。受这些特性的启发目前,已开发出许多基于卤素阴离子化学的卤化物电解质,如β-Li3AlF6、Li3InCl6、Li2ZrCl6、Li3ScCl6、SmCl3·0.5LiCl、Li3TiCl6、Li3HoBr6和Li3LaI6这些电解质中,离子传输是通过锂离子跳跃到晶体结构中的空位发生的。通过异价取代增加空位的数量是增强离子电导率的有效方法。然而,锂离子和空位的浓度及其之间的相关性对卤化物电解质整体离子电导率的影响仍不清楚。

二、研究内容

鉴于此,宁波东方理工大学(暂名)孙学良院士、王长虹助理教授团队联合马里兰大学莫一非教授以及国联汽车动力电池研究院王建涛教授合成了一系列Li3-xLu1-xZrxCl6(LLZC, 0<x<1)固溶体,以研究锂离子和空位含量对离子电导率的影响。由于阳离子重排,Li3-xLu1-xZrxCl6固溶体中的离子传输途径也发生了变化。如图1b所示,具有pnma-I结构的Li3LuCl6在a方向上具有“S”形的八-四-八(O-T-O)传导通路,在b方向上具有“Z”形的O-T-O传导通路。在c方向上,Li3LuCl6具有线性八至八(O-O)传导路径(图1c)。相比之下,pnma-II结构的Li3-xLu1-xZrxCl6固溶体在c方向上具有“S”形O-T-O离子路径,在b方向上具有“Z”形O-T-O传导(图1e)。然而,由于引入了堆垛层错,Li3-xLu1-xZrxCl6在一个方向上具有曲折的O-O-T-O-T传导路径(图1f)。根据之前的理论计算,O-T-O传导通道比阴离子亚晶格中的O-O传导通道具有更高的能垒。因此,这种结构变化不能解释离子电导率的提高。此外,在Li-Lu-Zr-Cl固溶体中,阳离子阻挡效应应该更加突出,因为四价Zr4+具有比三价Lu3+更显著的库仑排斥力,这阻止了锂离子通过MCl6八面体周围的四面体位点传输,因此,从pnma-I到pnma-II的结构变化不能完全解释Zr掺杂Li3MCl6固溶体离子电导率的提高。



图1.Li-Lu-Zr-Cl固溶体的结构分析



图2.Li3-xLu1-xZrxCl6 (LLZC)固溶体中锂离子和空位含量的定制及其电化学特性

hcp阴离子亚晶格中空位浓度的影响:高分辨率XRD结果证实,当Zr取代度从0.25增加到0.75时,Li-Lu-Zr-Cl固溶体不会发生结构变化。此外,没有移动离子的骨架子晶格的径向分布函数g(r)在不同的Zr取代下保持相同(图2a),证实晶体结构保持相同。

通过用Lu异价锆取代(Zr4+,72pm),可以降低氯化物亚晶格中的锂离子含量,同时可以增加空位含量。当25%的Zr4+替代Lu3+时,空位含量增加到37.5%(图2b)。当一半的Lu3+被Zr4+取代时,锂离子浓度和空位含量达到平衡(图2c)。进一步的异价取代逆转了锂离子和空位之间的关系(图2d)。图2e显示了Li-Lu-Zr-Cl固溶体在室温(RT)下的电化学阻抗谱(EIS)曲线。Li3LuCl6在室温下的离子电导率为0.40 mS cm-1。当Zr取代25%时,离子电导率增加至0.96 mS cm-1。当Zr取代量为50%时,离子电导率跃升至1.50 mS cm-1,电子电导率低至6.75×1010S.cm-1。进一步增加Zr含量至75%,离子电导率降低至1.12 mS cm-1。为了确定活化能,测量了与温度相关的EIS。图2f显示了Li3-xLu1-xZrxCl6(x=0,0.25,0.5,0.75)固溶体的阿伦尼乌斯图。室温离子电导率和相应的活化能如图2g。事实上,Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6表现出最高的离子电导率(1.50 mS cm-1)和最低的活化能(0.285eV),其中阴离子亚晶格中的Li空位和锂离子含量相当。不仅是案例,还有其他固溶体(例如,Li-Y-Zr-Cl、Li-Er-Zr-Cl、Li-Yb-Zr-Cl、Li-Yb-Hf-Cl、Li-Zr-In-Cl),当离子和空位含量平衡时也显示出最高的离子电导率,这意味着平衡锂离子和空位含量对于获得最佳离子电导率至关重要。此外,对Li3-xLu1-xZrxCl6(x=0.25、0.5、0.75)进行了AMID模拟。模拟结果证实,与Li2.25Lu0.25Zr0.75Cl6(0.23±0.02eV)和Li2.75Lu0.75Zr0.25Cl6(0.30±0.03eV)相比,Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6显示出最高的锂离子电导率和最低的活化能(0.20±0.02eV)。实验结果和理论计算一致表明,平衡锂离子和空位浓度对于在六方最密堆积(hcp)阴离子亚晶格中获得最高离子电导率起着至关重要的作用。



图3.采用LiMn2O4/LLZC/Li6PS5Cl/Li-In配置的无钴全固态电池的电化学性能

无钴全固态电池的电化学性能:尖晶石LiMn2O4由于其输出电压高、成本低、储量丰富、环境亲和性好、离子扩散动力学良好、热稳定性优于其他材料而被认为是最有前景的正极材料之一。尽管如此,LiMn2O4正极受到的关注少于ASSB配置中的层状正极。根据理解,使用卤化物电解质开发无钴LiMn2O4基ASSB有几个优点。首先,LiMn2O4具有三维锂离子传输通道,这有利于在ASSB中获得高倍率性能。其次,LiMn2O4的电压范围为3.0至4.3V,与Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6的电化学稳定性窗口完全兼容。第三,LiMn2O4在液态电池中会遭受锰溶解问题,而在固态中可以完全避免这种情况。

基于这些原因,用固态卤化物电解质Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6构建了基于LiMn2O4的ASSB(图3a)。图3b显示了LiMn2O4基ASSB的横截面结构的SEM图像。图3c比较了LiMn2O4在液态电池和ASSB中在0.1C(1C=120 mA g-1)下的初始充放电曲线。ASSB中的LiMn2O4显示出119.4 mAh g-1的高初始容量,0.1C时库仑效率高达91.8%。ASSB中LiMn2O4的高利用率表明LiMn2O4与Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6接触良好,横截面ASSB的扫描电子显微镜(SEM)图像及其元素图证实了这一点。图3d比较了LiMn2O4在ASSB和液态电池中的循环稳定性。在液态电池中,放电容量衰减非常快,这很可能是由于锰的溶解和Jahn-Teller效应引起的结构变化所致。相反,LiMn2O4基ASSB在0.1C下表现出稳定的循环稳定性。80次循环后的容量保持率高达94.2%,表明ASSB配置可以避免Mn溶解的问题。X射线光电子能谱(XPS)进一步证实ASSB中Mn的溶解被阻止。图3e展示了ASSB的倍率性能。2C时的比容量为42 mAh g-1。良好的倍率性能源于LiMn2O4的三维锂离子传输通道和Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6的高离子电导率。

此外,通过干膜工艺制备了尺寸为3×3 cm2的卤化物基全固态软包电池(图3f)。该全固态软包电池的容量为9.58 mAh g-1,库伦效率高98.4%,优异的循环稳定性,并能成功点亮LED灯泡和电风扇。为了评估长循环稳定性,还在0.3C下测试了ASSB(图3g),结果表明,在0.3C下循环时,容量约为98 mAh g-1,并且在1000次循环后没有容量衰减,这归因于Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6和LiMn2O4之间具有良好的界面化学和电化学相容性。在最初的90个循环中库仑效率的上升趋势(图3g)归因于界面的稳定和施加大外部压力(150MPa)导致的内应力的减轻。这些结果首次对ASSB中的无钴和低成本LiMn2O4正极进行了全面评估,特别是通过采用固态卤化物电解质。

三、总结

综上所述,作者合成了一系列Li3-xLu1-xZrxCl6(0<x<1)固溶体,以探索离子和空位浓度对离子电导率的影响。作者发现,当50%的lu3+被Zr4+替代时,Li3-xLu1-xZrxCl6固溶体中的锂离子浓度和空位浓度达到平衡,从而在室温下获得最高的离子电导率1.5 mS.cm-1。研究结果表明,实现卤素阴离子亚晶格中离子和空位浓度的平衡,而不是通过异价取代引起结构变化,对离子的高效传输起着至关重要的作用,从而导致最高的离子扩散率和最低的活化能。

此外,作者还发现异价取代(如Zr4+或Hf4+)可增强卤化物SE的氧化稳定性,但会降低其还原稳定性。使用LiMn2O4作为阴极,Li2.5Lu0.5Zr0.5Cl6作为SE,无钴ASSB表现出了令人满意的电化学性能,尤其是在0.3C下1000次循环的长循环稳定性和可忽略不计的容量衰减。此外,还成功演示了一种卤化物全固态软包电池。这项工作为设计具有最佳离子电导率的固态卤化物电解质提供了新的设计原则,并为今后研究具有长循环稳定性的无钴全固态电池奠定了基础。

四、文献详情

C. Wang, S. Wang, X. Liu, Y. Wu, R. Yu, H. Duan, J. T. Kim, H. Huang, J. Wang, Y. Mo and X. Sun, Energy Environ. Sci., 2023, DOI: 10.1039/D3EE01119D.

4.获诺贝尔奖的“量子点”有望应用于钙钛矿电池,光电转换效率近30%



2023年诺贝尔化学奖已经揭晓,授予发现并研究量子点的美国科学家Moungi G.Bawendi、Louis E Brus和俄罗斯科学家Alexei l.Ekimov。量子点(PQD)作为纳米尺度的微小颗粒,如今已被广泛应用于LCD、OLED等显示屏,以实现逼真的色彩。

最近伊朗科学家发现,量子点同样可以用于钙钛矿太阳能电池,使得光电转化效率逼近30%。伊朗伊斯兰阿扎德大学(Islamic Azad University)正在进行一系列的钙钛矿太阳能模拟,研究量子点的潜力,调节钙钛矿光吸收剂的特性,最终可以增强太阳能电池的性能。

与染料敏化太阳能电池类似,钙钛矿材料涂覆于电荷传导介孔支架上,作为光吸收剂。伊朗的团队首先以转换效率为14%的三碘合铅酸铯(CsPbI3)量子点钙钛矿进行实验。预想配置为氧化铟锡基板、氧化锡(SnO2)电子传输层、混合PCBM与CsPbI3量子点的光吸收剂,还包括由PTB聚合物、三氧化钼(MoO3)和金制成的前驱薄膜。



研究团队考虑材料比例、沉积过程等一系列不同的工艺,还包括使用石墨烯等纳米颗粒、以及不同夹层材料的堆叠沉积,希望能修改CsPbI3的性能。分析显示,光吸收层材料的能带隙必须在1~1.7 eV之间,电子亲和力落在3.7~4 eV之间。研究者还评估了电子和空穴迁移率对电池性能的影响,发现空穴迁移率对性能具有重大影响。

团队表示,为了制造高效率的量子点太阳能电池,需要具有高电子迁移率的吸收层,团队也发现钙钛矿光吸收层的理想厚度应在100nm至350nm之间。研究指出,优化版本显示出,这种钙钛矿电池潜在的功率转换效率为29.88%

团队认为,新研究可能有助于其他人员研究CsPbI3材料,打造高效、稳定、大规模和灵活的钙钛矿量子点太阳能电池。

5.思林杰两个发明专利获授权,涉及立定跳远、短跑计时AI应用



近日,思林杰发布公告称,公司于近日收到国家知识产权局颁发的发明专利证书,具体如下:

1、基于图像视觉定位的立定跳远测试方法:授权公告日为9月26日,授权公告号为CN116492634B。该专利公开了一种基于图像视觉定位的立定跳远测试方法。其先确定起跳线和动态准备区域并检测测试者是否就位,接着,判断所述测试者是否踩到所述起跳线,然后,检测所述测试者的起跳点,并检测所述测试者的前脚趾骨骼点,结合所述测试者的前脚趾骨骼点的空间位置变化,准确判断所述测试者起跳的动作节点,接着,检测所述测试者的落地点,并检测所述测试者的后脚跟骨骼点,结合所述测试者的后脚跟骨骼点的空间位置变化,准确判断出所述测试者的落地动作节点,然后,计算所述后脚跟骨骼点跟在图像中的像素距离,并结合所述起跳线的位置得出所述后脚跟骨骼点偏离所述起跳线的在X轴方向上的像素距离,最后,通过仿射变换映射计算实际空间距离。

2、基于动态视觉识别的短跑计时方法:授权公告日为9月8日,授权公告号为CN116453067B。该专利本发明公开了一种基于动态视觉识别的短跑计时方法,其在比赛现场设置摄像头,对起跑线和运动员进行拍摄,获取起跑图像;采用基于深度学习的人工智能技术,挖掘所述起跑图像的隐含特征分布信息,并基于此对于运动对象是否发生抢跑违规现象进行检测判断。这样,可以提高比赛结果的公正性和可信度。

思林杰表示,上述发明专利的取得是公司核心技术的体现和延伸,也是研发持续投入并转化成应用的成果。本次专利的获得不会对思林杰近期经营产生重大影响,但有利于进一步完善思林杰知识产权保护体系,发挥自主知识产权的技术优势,从而增强思林杰核心竞争力。


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