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。

高熵氧化物在钠离子电池电极材料中的研究进展

摘要:随着能源危机和环境污染日益严重,迫切需要开发出全新的、更加环保且高效的新能源材料以缓解能源紧张的局势,并尽可能地降低传统化石能源体系对环境的影响。在众多探索的新能源材料中,钠离子电池( SIBs) 因钠资源丰富和价格低廉而被广泛研究,展现出巨大的潜力。同时高熵氧化物( HEO) 由于多金属氧化物效应,在能源储存与转换中得到广泛应用,其在SIBs 中的应用最为广泛。然而HEO 作为SIBs 电极材料的综述较少,大部分研究只是聚焦于某一方面,缺乏对其全面、系统且深入的梳理与总结。基于此,本文系统地综述了HEO 的基本定义、合成方法,重点分析了其在SIBs 电极中的应用和性能变化。本综述可为HEO 在SIBs 中的发展提供方案,为促进其在SIBs 中的产业化提供指导。

基于光、电驱动促进海水中铀和锂提取的研究进展

摘要:铀、锂的富集和分离对绿色能源和工业升级具有重要意义。海水中铀、锂的储量是陆地的数千倍,但浓度极低,从海水中高效提取铀、锂,已成为化学、材料、能源与催化领域的研究前沿之一,基于光电驱动的还原吸附分离技术发展迅速。介绍了光电驱动促进海水中铀和锂提取的研究进展,重点介绍了典型光电驱动提取材料与过程,总结了光、电驱动海水中分离锂和铀的性能及优缺点。基于光电驱动的新策略对锂和铀提取展现出了更快的吸附动力和更强的捕获能力,分析总结了海水提铀和锂中的能量消耗及成本效益,并展望了光电驱动促进海水中铀和锂提取研究的发展趋势,旨在为设计开发新型海水提铀和锂的光电提取材料提供启示。

锂离子电池用高热稳定性新型隔膜的研究新进展

摘要:锂离子电池以其高能量密度、长寿命、低自放电率等优点在新能源市场中得到了广泛应用。然而,锂离子电池常用的聚烯烃隔膜在高温环境下会发生皱缩和熔化,进而导致电池热失控。研制具有高热稳定性的新型隔膜有望改善电池的安全性。系统地综述了锂离子电池领域具有优异热稳定性的新型隔膜的最新研究进展,并对其设计思路以及构效关系进行了讨论,同时对上述隔膜的关键特征参数,如厚度、离子电导率、热收缩率等进行了归纳与比较。最后,对锂离子电池隔膜的未来发展方向进行了展望。

硅基负极材料的研究进展

摘要:近年来,随着新能源汽车的高速发展,对电池的比容量、循环效率以及安全性提出了更高的要求。硅基负极材料因超高理论比容量(4200 mAh/g)和丰富储量成为突破锂离子电池能量密度瓶颈的核心方向,但其产业化进程受制于锂化过程中>300%的体积膨胀及SEI膜动态破裂引发的结构失效。综述了国内外在硅材料与其他物质的材料制备、复合工艺、元素掺杂、结构设计、纳米化硅材料以及SEI膜研究等方面的前沿研究成果,并阐述了硅负极产业化方向的未来发展,为硅基负极的发展提供了重要参考。

电-热转换功能型相变储热材料的研究进展及应用

摘要: 热能在终端用能形式中占比高达50%以上,热能脱碳对实现我国“双碳”战略目标和节能减排至关重要,高效利用风能、太阳能等可再生能源驱动的电气化供热是实现热能脱碳的重要途径。目前,亟需探究先进的储能技术,以解决可再生能源供能与终端用能的时空不匹配矛盾。相变储热技术具有高储热密度和恒温输出特性,将电-热直接转化与相变储热结合可显著提高系统的能量转换效率和功率密度。本文聚焦相变储热材料的电-热转换特性与机制,分析了电-热转换与储热性能的关键影响参数。考虑到相变材料(PCM)本征导电性和导热性较差,需要引入高导电、高导热的添加物以制备电、热性能更优的复合相变材料。探讨了添加物不同的分布形式(离散、连续、定向连续)和尺寸效应对相变储热材料的电-热转换性能、有效热导率及电导率的强化影响机制,总结了电-热转换相变储热材料的应用场景,探讨了未来的重点研究方向和面临的挑战。

压电材料在固态金属二次电池中的研究进展

摘要: 固态金属二次电池虽然具有较高的能量密度和良好的安全性,但是当前普遍存在固态电解质离子电导率低、电极与固态电解质界面接触性差和金属负极枝晶生长等问题,这严重阻碍了其在大规模储能中的应用前景。压电材料能够实现机械能和电能的相互转换,具有极化产生内电场的特性,在固态电池中可以用于抑制空间电荷层、促进离子输运动力学、调控金属均匀沉积等。首先介绍了压电材料的基本概念、分类和工作原理,然后详细评述了近年来压电材料在固态金属二次电池中的研究现状,最后对压电材料应用于固态电池中存在的主要问题和未来发展前景进行了总结和展望。