一、半导体产业的高纯硅基材料（高纯石英砂、球形硅微粉）的制备

1.规模化生产工艺的组合分析及关键装备设计

不同纯度级别石英砂产品的生产工艺需要根据原料杂质含量和赋存状态而调整。通常脉石英原料首先磨碎至所需要的粒度并脱除部分杂质，再通过物理和化学方式分离或者溶解杂质。整个提纯过程可以简单概括为预处理、物理处理和化学处理三个过程，具体又分为破碎、磨矿、筛分、磁选、酸洗、氯化焙烧等多种提纯工序。能否甄别合适的原料矿石并通过组合工艺实现杂质元素的极致提纯则是规模化示范化放大生产的难点所在，尤其是对于一些特定元素的去除。如Al和Ti杂质元素常作为类质同象的赋存状态存在于石英砂的晶格中，通过简单的浮选和酸洗工艺提纯工艺很难将其除去，而精细化提纯会增加生产成本。具体工作研究内容包括：

（1）组合除杂工艺的效果分析；

（2）放大过程敏感参数分析；

（3）高温氯化除杂机理及参数优化；

（4）核心装备的结构和自动化设计。

2.产品成本分析评估和技术示范推广

产品的成本控制是产业化技术经济性的核心指标，同样也会严重影响后续平台技术转化落地和示范的产业影响力。在涉及过程能耗及污染控制等显著影响产品成本的条件因素方面仍存在大量工作有待完成。具体工作研究内容包括：

（1）过程节能优化设计与改进；

（2）过程物料循环套用及效能分析；

（3）构建产品生产规模与成本分析模型。

二、高安全长寿命全固态电池实用化固体电解质及基础原料开发与应用

1.实用化固体电解质的研发及产业化

面向国家重大能源存储及产业化研究专项及湖北省新能源汽车产业优势及新能源新材料重点发展领域，针对实用化及产业化前沿具有高安全长寿命的全固态电池关键材料固体电解质，聚焦硫化物、氧化物和卤化物体系的超离子导体材料，开发新型及优化现有高性能材料材料，实现综合性能优异的超离子导体材料，应用于固态电池固体电解质材料；开发新型的简易高效的合成方法，降低材料合成成本，实现绿色环保的固体电解质材料单批次100公斤级合成技术及产业化应用。

2.基础原料开发与应用

针对目前高性能硫化物体系固体电解质合成无法避开的基础原材料硫化锂、硫化锗等硫系金属化合物价格高昂及合成复杂等瓶颈及全固态电池领域的重大需求，聚焦硫系金属化合物材料的绿色高效合成技术，实现系列电池级纯度及微米级粒度均匀的材料合成技术，助力高性能硫系固体电解质的批量廉价合成及产业化应用。实现绿色环保的硫系基础原材料单批次1吨级合成技术及产业化应用。

三、用于动力电池的电容炭的研发

针对现有电容炭材料存在的纯度低、导电率差、多孔结构和振实密度不能兼顾的问题，研发高性能人工电容炭、形成自主技术。具体包括：

1.高导电率、高振实密度微孔炭的研发

以高微孔率、高导电率和高振实密度炭为目标，从分子设计的角度出发，采用酚类小分子和具有配位作用的廉价金属为原料，通过特殊的浸渍形成紧密结构，控制温度炭化，酸洗去除金属组分得到目标材料。利用现代表征技术揭示前体分子与金属的的配比及炭化温度对导电性、微孔率、振实密度及电容性能的影响，形成优化制备路线。

2.商业活性炭的大孔微孔化重构

以市售的高表面积生物质活性炭为原料，结合研究内容的技术，利用具有可分散性的配合物分子在活性炭大孔内构建微孔结构。利用各类表征技术和电化学测试技术揭示配合物分子的种类、负载量、炭化温度等参数对活性炭的微孔率、导电性、振实密度及电容性能的影响，形成活性炭大孔微孔化重构的优化制备路线。

3.高功率长寿命超级电容器的组配

利用开发的高性能炭基电极材料组装对称超级电容器器件，实现有效匹配和封装集成，构筑高功率长寿命炭基超级电容器。最终实现高纯度、高导电率、高振实密度和高能量密度电容炭的制备工艺的国产化，打破国外技术垄断，形成自主知识产权。