中南大学科技成果展示

【新能源领域】

废旧三元锂离子电池材料综合回收技术

1.成果简介

锂离子电池中含有大量铜、钴、镍等元素及有机电解液，报废后不进行处理必然会造成严重的环境污染，破坏生态环境。但其中富含的锂、钴、镍、铜等元素具有非常大的回收利用价值，本成果攻克了下列关键技术问题：

1.研究了硫酸化焙烧过程机理，突破了硫酸焙烧严重腐蚀设备的技术瓶颈，开发了硫酸盐焙烧工艺，大大缓解了设备腐蚀，实现了硫酸盐的循环利用。

2.针对镍、锰、钴还原浸出过程所用双氧水不稳定、成本高等问题，开发了以淀粉为还原剂的两段逆流浸出新工艺，避免使用双氧水，提高了浸出液中主要金属离子浓度和硫酸利用率。

3.针对镍、锰、钴溶液制备硫酸盐产品单一、成本高的缺陷，突破镍、锰、钴离子电化学沉积行为控制技术，实现了电化学法一步提取制备含镍、锰、钴的功能材料。

4.开发了镍、钴、锰溶液的深度净化技术，研发出了以含镍、钴、锰物料为原料直接制备三元前驱体技术。

2.应用前景

随着锂离子电池的大规模应用，我国已经成为了世界上最大的动力电池生产国，从中国锂电池的市场规模看，2016年-2021年，中国锂电池的市场规模呈现出稳定的增长趋势，而同时也带动锂离子电池回收市场的稳定增长。据有效数据显示，到2025年，中国退役动力电池累计将达到137.4GWh，需要回收的废旧电池将达到96万吨，2030年将达到300.1万吨。按各类型电池单吨回收测算，对应市场空间约为1406亿元。因此本成果具有广泛的应用前景。

3.成熟度

产业化

4.知识产权

已授权专利7项

【新材料领域】

陶瓷纤维材料制备及其应用

1.成果简介

本成果为一种轻质高柔莫来石超细/纳米陶瓷纤维和超细/纳米氧化铝基陶瓷纤维束材料的制备方法。轻质高柔莫来石纳米纤维采用静电纺丝工艺结合溶胶凝胶技术制得，其直径在200-350nm范围内，密度小于2.7g/cm3，弹性模量为3.27-14.42GPa，纤维柔韧可弯曲。轻质高柔莫来石超细/纳米纤维的制备过程简单可控，设备操作灵活方便，得到的莫来石纤维均匀连续，产品可重复性好，结合莫来石纤维本身特有的优异的绝缘隔热性能，可为高温环境下服役的装置特别是各种精细部件提供防护作用。

高取向度连续超细/纳米氧化铝基陶瓷纤维束材料的制备是采用共轭静电纺丝技术与溶胶凝胶法相结合的办法，利用转筒作为接收装置，获得具有高度取向的连续前驱体纺成纤维，纺成纤维经过高温煅烧，得到具有高取向度连续超细/纳米氧化铝基陶瓷纤维束。其取向度大于等于80%，制备的超细/纳米氧化铝基陶瓷纤维束连续柔韧、不易断裂，可用于隔热绝缘等领域，同时工艺流程简单，设备操作灵活方便，适于规模化生产。

2.应用前景

本成果采用酸化硅溶胶作为硅源可以避免溶胶中铝和硅结合过于紧密，可以阻止莫来石相的生成从而提高纤维产品的性能，同时铝硅复合溶胶物理化学性能稳定，可长时间存放，即用即取，绿色环保、危险性较小。采用静电纺丝技术，操作简单、使用范围广，通过调节纺丝工艺参数可以制备不同直径范围的莫来石纳米纤维产品。制备的轻质高柔莫来石超细/纳米陶瓷纤维性能稳定，适用温度范围广，可根据不同使用环境随意调节纤维布的形状、大小等。

本成果制备的高取向氧化铝基超细/纳米陶瓷纤维，通过改性处理可在其表面负载铜、锌、镍、铁等金属颗粒制备成金属陶瓷纤维，因具有良好的活性，在催化领域的应用十分广泛。同样还可用于制备陶瓷-聚合物复合纤维，和凯夫拉纤维(Kevlar fibers)具有良好的结合能力，将这两种纤维进行混编，能够制备出更轻质更高强的复合纤维产品。

3.成熟度

小试

4.成果展示

图1 轻质高柔莫来石超细/纳米陶瓷纤维

图2 超细/纳米氧化铝基陶瓷纤维束

5.知识产权

序号

编号

名称

1

CN201711178457.1

一种轻质高柔莫来石超细/纳米陶瓷纤维及其制备方法

2

CN201710891773.7

一种高取向度连续超细/纳米氧化铝基陶瓷纤维束材料及其制备方法

【先进装备制造领域】

面齿轮设计及数控切齿、磨齿技术与装备

1.成果简介

成果实现了面齿轮的正向设计、齿面精确修形设计、高效自动三维建模等，开发了自主设计软件。成果在圆柱齿轮磨齿机和螺旋锥齿轮磨齿机上实现了面齿轮的车齿加工和蜗杆砂轮磨削加工，破除了面齿轮专用加工机床的限制。

面齿轮高效精确粗加工：将车齿技术应用于面齿轮切齿过程，结合微分几何和啮合原理可准确设计面齿轮车齿刀具的切削刃形状，可实现高效率材料切除，齿面精度可达到6级；面齿轮高效精密加工：使用金刚滚轮展成法修整蜗杆砂轮，实现高效精密修整，结合微分几何和啮合原理准确设计金刚滚轮，齿面精度可达到5级航空用齿轮精度。

2.应用前景

成果填补了国内高精度面齿轮设计制造成套技术的空白，在直升机主减速器、运输机的飞控传动装置、汽车差速器、特种车辆、医用器械等领域有广泛应用。

3.成熟度

产业化

4.成果展示

图3 面齿轮“设计-粗加工-精加工-测量-测试”技术体系

图4 面齿轮高效精密制造技术及装备

5.知识产权

关联知识产权17项

【富矿精开领域】

深部有色金属矿定位预测关键技术与应用

1.成果简介

针对我国大陆地壳构造递进演化，成矿系统继承、改造、叠加而面貌复杂等特点，将陆壳活化递进成矿理论与成矿系统理论有机融合，通过典型矿床的精细解剖，揭示了隐伏矿形成机制、定位规律和分布特征，构建了矿山深边部隐伏矿找矿预测理论和方法。

针对有色金属矿山深部矿致信息弱、人文干扰大的特点，提出了适合有色金属矿山隐伏矿勘探的类三维电法技术，提出并开发了基于地质关键性控矿因素约束的三维预测-磁法正反演耦合迭代技术和软件，提出了基于动态成矿作用理论的深部构造地球化学勘查新技术，开发了基于勘查技术组合的深部矿化信息提取方法理论与系统。

围绕有色金属矿山深部隐伏矿空间定位难题，提出了复杂地质体三维形态分析、成矿信息三维定量分析提取、三维可视化定位定量预测等新方法，揭示了矿山深部成矿地质体的三维空间结构及矿化体的空间分布规律，获得了能有效指示深部隐伏矿存在和定位的成矿信息指标，开发了隐伏矿三维可视化定位定量预测系统，实现了有色金属深部隐伏矿定位预测的立体化、定量化和可视化。

2.应用前景

国内外同类技术相比，成果预测空间维度由2维和2.5维提升到真3维，预测定位精度由传统靶区范围粗略定位提高到5米-10米体元精确定位，有效找矿预测深度突破传统的500米-1000米的桎梏。成果可应用于多金属矿等矿区的隐伏矿定位预测，有力支撑面向国家重大需求的“深地”战略。

3.成熟度

产业化

4.知识产权

关联知识产权6项

合作对接方式

有意向的合作方请联系：

中南（贵州）贵阳贵安产业技术研究院有限公司

电话：18788605865 彭老师

邮箱：1961838422@qq.com

地址：贵州省贵阳市贵阳国家高新区沙文生态科技产业园高海路3492号-13-6号1、2、3层2号

中南（贵州）贵阳贵安产业技术研究院于2024年7月20日正式成立，依托中南大学科技创新优势和贵州贵阳贵安的资源优势，聚焦新材料、新能源、先进装备制造、大数据、生物医药等领域，致力于科技攻关、人才培养、成果转化和产业孵化。研究院通过“一院一园一基地”的模式，构建起科技攻关-成果转化-产品孵化-商业化-产业化的完整链条，加速科技成果落地，打造国内一流的科技成果转化平台和科技企业孵化基地。研究院通过中南大学科研成果引进机制、贵阳贵安企业技术需求匹配机制、省外和校外企业资源引入机制、国家级省级项目资源导入机制“四大机制”，实现企业、政府、学校、专家、研究院和社会参与方的“六方共赢”，为贵州“富矿精开”战略和经济社会高质量发展注入新动能。

来源/中南贵州产业技术研究院

编辑/刘婷 责编/谢茜 审核/王营 终审/谢涛