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离子液体在锂金属电池中的应用

离子液体在锂金属电池中的应用

摘要：锂金属电池由于其高能量密度成为下一代电池技术研究的焦点。然而，锂金属电池的商业化进程受到一系列挑战的限制，包括锂枝晶形成、体积效应和SEI破裂等问题。离子液体由于其独特的物理和化学特性，成为解决这些问题的重要候选材料。尽管离子液体在锂金属电池中展现出巨大的应用潜力，但仍存在成本高、黏度大等一系列问题亟须解决。未来的研究应致力于开发新型的低成本、高性能的离子液体，并进一步理解其在电池中的作用机制。此外，结合先进表征技术和理论计算，深入探讨离子液体在锂金属电池中的动态行为和界面现象，将有助于推动其实际应用。本文综述了锂金属电池研究与发展过程中所涉及的安全问题，以及离子液体在作为电解液和固体电解质时在锂金属电池中应用的研究进展。
新能源 2026年03月12日
过渡金属催化剂在锂硫电池中的应用及催化机理研究

过渡金属催化剂在锂硫电池中的应用及催化机理研究

摘要：锂硫电池因其极高的容量和能量密度而具备了极大的应用前景。然而，正极硫缓慢的反应动力学严重阻碍了其进一步应用。为了改善锂硫电池正极转化慢的问题，探索高效催化剂以加快硫的反应动力学研究迫在眉睫。过渡金属因独特的物化特性和优秀的催化性质而被视为锂硫电池的潜在催化剂。值得注意的是，过渡金属的种类、性质差异会引起其催化机理的不同。基于此，本文基于金属特性划分了5类过渡金属（黑色金属、常规有色金属、贵金属、稀有难熔金属、稀土金属），分析了过渡金属催化剂在电池中的催化机制，包括吸附作用、加速电子转移、降低反应活化能和协同催化等6种。综述了各类金属应用于锂硫电池研究进展，明确了不同类别的金属对应的催化机理，并对过渡金属催化剂面临的挑战提出了针对性的4种优化策略，即纳米结构化设计、掺杂改性、合金化和表面包覆策略，以期为锂硫电池催化剂的设计提供一定的参考。
新能源 2026年03月09日
锂金属电池中的氟代功能电解液

锂金属电池中的氟代功能电解液

摘要：锂金属电池由于其较高的能量密度而受到广泛的关注，但安全性和循环稳定性等问题成为限制其发展的重要原因。电解液是锂金属电池不可缺少的组成部分，发展高效的电解液体系是解决锂金属电池问题的有效手段和策略。由于氟原子的吸电子诱导效应可降低电解液分子的最低未占据分子轨道，促进锂金属负极表面富含氟化锂的固态电解质界面层（SEI）的形成，从而增强电解液与锂金属负极的兼容性并抑制锂枝晶的生长；同时，氟原子的取代可改变电解液分子的静电势分布，从而改变分子的溶剂化结合位点，起到调控溶剂化结构的作用；此外，氟代功能化还可显著改善电解液的阻燃性和高低温性能。本文详细综述了用于锂金属电池的氟代溶剂，从氟代溶剂种类、氟代度以及氟代位置几个方面分类总结了氟代碳酸酯、氟代醚、氟代羧酸酯、氟代硅烷、氟代腈等功能分子，重点阐述氟代功能分子对电解液溶剂化结构调控、SEI组成和形成机制以及电池性能表现的影响。最后，总结和展望了氟代溶剂在锂金属电池体系中的发展前景。
新能源 2026年03月06日
高性能铝电池负极设计：挑战与策略

高性能铝电池负极设计：挑战与策略

摘要：由于铝金属具有高体积/质量比容量、高安全和低成本等优势，铝电池成为目前新型电化学储能器件的研究热点之一。高性能电池材料是制约铝电池发展的关键因素，相较于多样的正极材料，铝负极设计是铝电池的共性关键问题。然而，铝负极存在表面钝化、局部腐蚀、枝晶生长等问题，极大影响了铝电池的电化学性能。本文针对上述问题，首先从反应机制角度分析了影响铝负极性能的关键因素，综述近年来铝负极设计改性的重要研究进展，分析可有效改善铝负极性能的重要策略，并探讨其对铝电池电化学性能的优化效应及机理。最后，针对铝负极设计优化的挑战性问题和发展趋势进行展望，为构建高性能铝电池提供参考。
新能源 2026年03月05日
低成本大规模绿色氢电生产与低成本大容量长时储能

低成本大规模绿色氢电生产与低成本大容量长时储能

摘要：能源是国民经济的命脉。发展高效低成本大规模绿色氢/电生产技术和低成本长时氢/电储存输运技术，可为巨量CO2减排和足量廉价绿色氢/电供给提供可靠的核心支撑，并为构建新型绿色能源供给体系、保障国家能源安全和实现“双碳”目标提供战略性科技保障。基于该背景，本文分析了当前我国能源供给结构的根本性缺陷和重大需求，阐明了化石能源和可再生能源转化的本质，并指出了能源转化过程中的三个关键科学问题：可再生能源制氢等载能体的高效转化及存储机制、波动性电源直接制氢等载能体的系统集成及优化、含碳能源制氢等载能体与转化利用过程的多目标有机统一。针对关键科学问题，本文综述了能源科学领域近年来通过自然科学和基础科学等多学科交叉所取得的主要进展和成就，探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。
新能源 2026年03月04日
磷化铟胶体量子点合成及其在敏化太阳能电池中的应用进展

磷化铟胶体量子点合成及其在敏化太阳能电池中的应用进展

摘要：半导体胶体量子点在新型太阳能电池、发光、光电器件和生物医学等领域具有重要的应用价值。目前，对Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族等量子点的合成与应用研究仍然是一个研究热点。磷化铟被认为是Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中最有希望替代ＣｄＳｅ和ＰｄＳ等含镉或含铅半导体的材料。重点对磷化铟胶体量子点的合成方法和其在量子点敏化太阳能电池中的应用现状进行了讨论和展望，并提出磷化铟量子点在合成和光伏应用中面临的问题，期望能为高质量磷化铟量子点的合成以及量子点敏化太阳能电池应用研究提供参考。
新能源 2026年03月03日
碱金属离子电池非晶正极材料的研究进展

碱金属离子电池非晶正极材料的研究进展

摘要：为了满足当今社会对碱金属离子电池日益增长的能量密度、使用寿命和安全性的要求，需要开发具有高可逆容量、长循环稳定和高安全性能的正极材料。短程网络的非晶正极材料因其丰富的离子储存位点和高度各向同性的离子传输通道而表现出高容量和快速的反应动力学，近年来备受关注，为电化学储能开辟了新方向。本文重点关注碱金属离子电池中非晶正极材料的最新研究进展，综述其特点、合成策略和表征手段，以及在储能领域的重要应用。最后，提出了非晶正极材料在电化学储能领域面临的挑战，并对未来研究方向进行了展望。
新能源 2026年03月02日
两步热化学制氢循环材料的研究进展

两步热化学制氢循环材料的研究进展

备国家重点实验室；3.上海电机学院材料学院)摘要：两步热化学循环制氢可以将太阳能转化为化学能，是一种备受关注的零碳能源可持续利用方式。以特定的氧化物为介质，通过热还原和分解水构成的两步热化学循环，分别产生氧气和氢气，不需要进行气体分离。金属氧化物作为两步热化学循环制氢的关键材料，直接影响产氢速率。因此，本文系统地综述了铈基氧化物、铁基氧化物和钙钛矿材料用于两步热化学循环制氢工艺的研究进展。钙钛矿材料产氢效率高，且具有良好的循环稳定性。通过表面改性和创新合成方法调控材料产氢率，以及制备高活性和稳定性的复合材料，是未来两步热化学循环制氢的重要发展方向。
新能源 2026年02月28日
磷酸锰铁锂正极材料的第一性原理研究

磷酸锰铁锂正极材料的第一性原理研究

摘要：磷酸锰铁锂(LiMn1−xFexPO4, LMFP)具有高能量密度、低成本、高安全等优势，是新一代锂电正极材料。目前LMFP处于产业化前夕，其面临的主要问题包括电子电导率偏低、倍率性能不足以及对高温的敏感性等问题，铁掺杂量(x，摩尔分数)的优化对于改善以上问题至关重要。但是常规实验方法对铁掺杂量的研究受限于实际条件，很难准确调控单因素变量，导致研究结果通常重复性差，无法确定最佳的铁掺杂量。本文从第一性原理出发，通过对原子结构的密度泛函理论DFT计算，得到不同铁掺杂量下LMFP的晶格常数、形成能、脱/嵌锂电位、扩散势垒和能带结构等参数，方法可靠。通过对以上参数的对比分析，确定了最佳铁掺杂量范围。结果表明：最佳铁掺杂量x 取值范围在0.2~0.4 之间，此时LMFP的结构稳定性最好，同时又可以保持较高的能量密度。磷酸铁锂(LiFePO4, LFP)和LMFP不易形成完全固溶体；LFP的扩散势垒最低，为0.506 eV，说明在LFP 中掺杂锰增加了锂离子的扩散难度。同时计算得到的结构参数也为LMFP后续的实验研究提供了有力的微观结构理论依据。
新能源 2026年02月27日
废旧锂离子电池回收预处理研究进展

废旧锂离子电池回收预处理研究进展

摘要：随着锂离子电池的广泛应用，废旧锂离子电池所带来的金属资源浪费和环境污染问题日益凸显，预处理工艺作为废旧锂离子电池绿色回收利用的前处理环节引起研究者的广泛关注。本研究从锂离子电池的结构特性和回收难点出发，总结了近二十年来废旧锂离子电池预处理的研究进展，主要涉及废旧锂离子电池分类、放电失活、拆解和分离等预处理环节。首先，重点介绍了锂离子电池分类及其发展过程。接着，分析了不同放电手段处理废旧锂离子电池的应用特点及前景。随后，针对不同拆解和分离手段处理废旧锂离子电池的分离效果和物料粒度性质进行了比较与分析。最后，依据现有研究基础，指出各预处理工艺技术特点并对废旧锂离子电池预处理工艺的可持续化发展方向进行了展望。
新能源 2026年02月25日