多孔有机笼用于能源转换及储存的研究进展

摘要：在国家能源结构转型和可持续发展战略的推动下, 高效储能及能量转换新材料与技术的开发正面临关键挑战.其中, 对新型能量储存载体的探索及物质/电荷传输机制的深入研究, 已经成为该领域的热点. 多孔有机笼(Porous OrganicCages, POCs)作为一类新兴多孔材料, 凭借其结构可调性, 既可通过骨架功能化修饰, 又可利用离散型纳米空腔及表面结合位点将功能单元与笼结构整合, 从而成为构建功能复合材料的理想基元, 在光电能量转换与存储领域展现出广阔的应用前景. 本文综述了多孔有机笼的设计与合成策略, 重点总结了POCs功能材料在能量转换与储存方面的研究进展, 并进一步探讨了其在该领域发展中面临的挑战及未来发展方向, 以期为能源导向型POCs 材料的合理设计及应用提供参考.

新能源 2026年03月20日 1 点赞 0 评论 208 浏览

钠离子电池硫酸铁钠正极的关键问题及设计策略

摘要：钠离子电池具有资源丰富和低成本优势, 是锂离子电池的有益补充, 有广阔的应用前景. 正极材料是关系钠离子电池成本的关键, 因此开发低成本、高性能的正极材料对推动钠离子电池应用具有重要意义. 具有Alluaudite 型三维框架的硫酸铁钠正极材料不仅结构稳定、能量密度高, 且其原料来源广泛、环境友好, 是一种有竞争力的低成本钠离子电池正极材料. 然而, 硫酸铁钠材料面临着本征电导率低、界面性质活泼以及合成过程中容易出现杂相等问题, 限制了其在大规模储能体系中的应用. 本综述从材料晶体结构、钠离子脱嵌机制出发, 总结了其合成方法以及所面临的关键问题, 并从非化学计量比设计、元素掺杂、碳层包覆等角度详细概述了其改性策略, 最后介绍了该材料的产业化进程. 本综述为进一步提升硫酸铁钠的电化学性能提供了设计策略, 有望推动其商业化应用进程.

新能源 2026年03月19日 1 点赞 0 评论 273 浏览

太阳电池中的卤素取代的间隔阳离子基2D钙钛矿

摘要：二维钙钛矿（2D）材料由于其高稳定性而备受关注，但其光电转换效率仍有提升的空间。设计有效的间隔阳离子是提高2D钙钛矿太阳电池光电性能的关键方法。其中，卤素取代是一种有效策略，可调节钙钛矿晶体结构的稳定性和光学性质，提高光电转换效率和长期稳定性。近年来，基于不同卤素取代的间隔阳离子2D钙钛矿在制备高性能钙钛矿太阳电池上取得了显著进展。本文首先概述了不同间隔阳离子的2D钙钛矿材料及器件的发展现状，然后重点综述了基于氟、氯、溴等卤素单取代和多取代的间隔阳离子在制备2D钙钛矿太阳电池（PSCs）和用于3D钙钛矿表面修饰的研究进展。最后，我们对其目前面临的挑战和未来发展方向进行了简要展望。

新能源 2026年03月18日 1 点赞 0 评论 206 浏览

无负极钠电池负极侧关键问题及界面设计

摘要：相比锂离子电池，钠离子电池在资源、成本、安全、功率性能和低温性能等方面都具有较大优势。然而，目前的钠离子电池能量密度较低，为了开拓更广阔的应用空间，开发高比能钠电池是目前学术界和产业界关注的热点。近年来，无负极钠电池（AFSBs）因其在能量密度、工艺安全性和整体电池成本方面的优势而受到广泛关注。但该体系中存在固态电解质界面（SEI）破裂、副反应增多、枝晶无序生长以及死钠的产生易导致快速的容量衰减，电池循环寿命较短等缺陷。这些挑战可归因于以下三个关键问题：钠的高反应活性、循环过程中钠的不均匀沉积行为以及剧烈的体积膨胀。针对上述问题，本文围绕集流体-钠界面与钠-电解质界面，阐释了AFSBs负极侧促进无枝晶生长的设计方法，包括设计亲钠涂层、构建多孔骨架结构调节钠成核过程以及设计坚固的SEI界面层，进一步引导钠的均匀沉积与剥离，最终构建长寿命的AFSBs。最后展望了AFSBs的未来研究方向及应用前景。

新能源 2026年03月17日 1 点赞 0 评论 228 浏览

高性能锂硫电池的光辅助策略

摘要：锂硫电池因其较高的理论比容量和能量密度等优势被人们所重视，但由于硫物种转化动力学缓慢、“穿梭效应”等问题限制了其商业化进程。对此，研究人员利用光催化效应开发了锂硫电池的光辅助策略，这种新兴的策略不仅能够提高催化剂的吸附和催化性能，还能从热力学和动力学两方面提升电池性能，并通过光充电机制实现太阳能的存储与释放。本文根据最近的研究，详细介绍了光辅助锂硫电池的光电化学原理，讨论了光催化剂和光正极的设计策略，以及光学窗口和封装材料的选择，回顾了光正极的典型配置和光辅助锂硫电池的研究方法，以期引起同业者的广泛关注并为深入理解与改进光辅助锂硫电池提供参考。

新能源 2026年03月13日 1 点赞 0 评论 162 浏览

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 1 点赞 0 评论 145 浏览

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 0 点赞 0 评论 234 浏览

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 1 点赞 0 评论 204 浏览

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 1 点赞 0 评论 162 浏览

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 1 点赞 0 评论 282 浏览