固态电池关键材料体系发展研究

摘要:固态电池技术是发展兼具高能量密度、高安全性、长寿命和低成本的下一代电池的重要保证,当前全球主要国家及地区均在加快布局固态电池研发和产业化。本文从固态电池关键材料的技术体系、产业体系和支撑体系3 个方面着手,综述了国际固态电池关键材料体系的发展现状,分析了美国、欧洲、日本、韩国等国家和地区的固态电池技术发展路径、产业规模和支撑体系建设情况,梳理了我国固态电池关键材料体系的发展现状并提出了发展目标。研究发现,我国固态电池正处于推广发展期,在关键原材料、关键科学技术瓶颈突破、规模化量产及产业化应用等方面面临挑战。研究建议,坚持分步发展固态电池的总体策略,设立国家级固态电池发展规划和重大科技专项,推动固态电池技术研发机构建设,促进固态电池市场化应用及产业转型,优化固态电池生态环境建设,实现我国固态电池产业领跑世界。

新能源用钢管的应用现状、需求分析及思考

摘要:“双碳”战略下新能源及相关产业发展给钢管带来新的应用场景,对钢管的功能和性能提出新的需求。聚焦于碳捕获、利用与封存技术领域中的CO2输送用管、氢能领域中的氢气输送用管和储能领域中的盐穴压缩空气储能用注采管,总结了新能源用钢管的应用现状和研究进展,分析了各领域用管需求,并就“双碳”背景下新能源用钢管的基础理论研究、关键技术开发和标准体系建设等方面进行了思考,提出了建议。

全无机钙钛矿太阳电池: 现状与未来

摘要:近年来,基于ABX3结构的有机无机杂化钙钛矿材料因其具有优良的光电特性和廉价的制作成本得到了全世界的广泛关注,但体系中的有机组分容易受到光、热、湿等外界条件的影响而分解,导致器件的PCE 发生严重的下降,极大地限制了PSCs( Perovskite solar cells,PSCs) 的产业化进程。利用纯无机阳离子完全取代ABX3结构中的A 位有机阳离子制备出全无机钙钛矿材料,因其优异的热稳定性和环境稳定性而得到了快速的发展。现阶段,基于全无机钙钛矿材料的全无机钙钛矿太阳能电池( I-PSCs) 的效率已超过19%,应用前景广阔。本文回顾了近年来全无机钙钛矿材料的研究进展,对不同类型的全无机钙钛矿材料进行了综述和讨论,从成膜工艺、掺杂工程、后处理工程等方面论述了如何提升器件的稳定性。最后,对I-PSCs的大面积制备及其柔性应用进行了介绍,揭示了I-PSCs 面临的挑战,并对该领域进行了展望。

能源新技术新兴产业发展动态与2035战略对策

摘要:技术创新深刻影响着全球能源工业的转型发展,发展能源领域新兴产业是立足我国国情现实,满足国家重大战略需求,实现技术创新驱动能源产业发展的需要。本文界定的“能源新技术”不仅涉及可再生能源和核能领域,而且涵盖非常规油气资源开发、传统化石能源的清洁高效转化与利用、能源传输以及终端用能等领域,是具有突破性或颠覆性的能源开发利用技术。

光热发电储能熔盐研究进展

摘要:光热发电是极具发展前景的可再生能源技术,不仅可实现电力能源的梯次利用,还能与风电、光电等互补运行。基于国内外对光热发电技术的研究,本文综述了光热发电用储能熔盐的研究进展。熔盐是光热发电热能存储系统中理想的传储能介质,具有高热容量、高导热性和低黏度等优异的热物理性质。熔盐储能具有储能容量大、储存周期长和成本低等优点,在光热发电、熔盐反应堆、供暖和余热回收等领域广泛应用。本文首先介绍了光热发电技术的优势和发展,接着归纳总结了光热发电用储能熔盐的主要特性和发展,并对新开发配比的熔盐以及熔盐纳米流体热物理性质进行了阐述,最后总结和展望了下一代光热发电储能熔盐的发展。期望了解光热发电储能熔盐的技术发展,为下一代热能传储系统的设计、制造和运行维护提供参考。

增强钛酸铋钠基陶瓷储能研究进展

摘要:陶瓷电容器由于较高的能量储存密度、高的大功率充放电速率和较低的成本等优势,在脉冲功率技术储能系统方面具有应用潜力,得到广泛研究。含铅陶瓷电容器虽然表现出优异的性能,但铅元素对环境和人类健康有着潜在的危害,因此开发无铅电介质电容器成为当前的研究重点。钛酸铋钠( BNT) 由于具有较高的极化能力,在众多无铅电介质储能材料中脱颖而出。然而由于其内部电畴尺寸较大,畴与畴之间相互作用力较强,在撤去电场后,电畴无法迅速复原,导致其剩余极化较大; 再者,BNT 陶瓷击穿场强较低,并且在制备的过程中Bi3+ 和Na+ 挥发导致微观结构和组成成分上的不均性,这些都影响了材料的储能性能。本文针对BNT 陶瓷的上述问题,从增强弛豫效果、提升击穿场强、调控相组成、采取缺陷工程策略和设计多层化结构五个方面综述了近年来提升BNT 陶瓷储能性能的方法,并对这些方法进行综合分析,为改性BNT 基储能陶瓷提供参考。

水系锌离子电池功能隔膜材料研究进展

摘要:水系锌离子电池(Aqueous Zinc Ion Batteries,AZIBs)作为近年来新兴的电化学储能装置,因其高能量密度、低成本以及高安全性,在众多金属离子电池中脱颖而出。然而不可避免的枝晶生长、析氢反应(HER)和钝化层生成等问题降低了锌负极的稳定性,成为AZIBs发展的瓶颈。其中隔膜作为电池中的重要部件,确保了电池的安全运行,在实际应用中,为克服玻璃纤维隔膜的本征问题,功能隔膜策略作为提高AZIBs性能的有效方法而受到欢迎。论文系统地总结了功能隔膜材料在AZIBs中的最新研究进展,重点关注改性隔膜材料的设计策略及机制探究。最后,介绍了当前功能隔膜材料发展的制约因素和未来潜力。

太阳能驱动界面光热吸油材料的研究进展

摘要:油水分离技术被视为解决海上溢油问题的一种有前景的方法。在现有的技术中,基于界面光热转换效应的太阳能驱动原油吸附技术凭借低能耗和高效率而备受关注。本文综述了用于原油吸附的光热材料的最新进展。首先,概述了界面光热转换的机理。然后,总结了光热吸附剂的最新研究成果,重点介绍了其结构设计。最后,阐述了光热装置在原油吸附方面面临的挑战和机遇。

锂电池用PEO基复合固态电解质的研究进展

摘要:固态锂离子电池能量密度高、安全性强,是突破电池技术瓶颈的关键,受到了学术界和工业界的广泛关注。固态电解质是固态电池的核心,其中聚氧化乙烯(PEO) 基聚合物固态电解质在改善电极界面相容性方面具有优势,是最有潜力的电解质材料之一。本文系统阐述了PEO 与无机填料间的协同作用及其对复合固态电解质的离子传输性和界面相容性的影响机制。首先对PEO 基复合固态电解质做出概述,并探讨离子传输相关机制,然后分别综述了PEO-惰性填料和PEO-活性填料复合固态电解质体系的设计、制备、性能及机制,最后对复合固态聚合物电解质的未来发展和优化设计做出展望。

MXene在钠离子电池负极中的研究进展

摘要:钠离子电池是近年来热门研究的二次离子电池之一,具有成本低、资源丰富的优点。但钠的原子质量和离子半径较大,导致钠离子电池结构形变,影响其电化学性能。MXene是一种新型的二维层状结构材料,具有高导电性、高可塑性、高耐腐蚀性和大比表面积的特性,在钠离子电池中具有广泛的应用。但MXene作为电极材料时,由于层间的范德华力使得片层易再次堆叠,从而减少了表面活性位点,加长了离子扩散路径,进而影响了钠离子电池的比容量和倍率性能。本文综述了MXene材料在钠离子电池负极中的研究进展,介绍了MXene材料的基本性质和制备方法,详细论述了MXene材料优化改性的方法和储钠机制,总结了MXene在钠离子电池负极实际应用中面临的困难和挑战,并展望了MXene材料进一步发展的方向,希望对MXene材料的实际应用有所启发。