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。

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。

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。

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。

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。

金属硫化物氯化体系浸出研究及应用进展

摘要:氯化体系是一种常见的湿法冶金体系,具有化学活性强、反应速度快、浸出效率高等诸多优点而备受关注。鉴于金属硫化物结构稳定、氧化程度低的特性,氯化体系成为金属硫化物湿法提取金属元素研究中最典型的一种体系,具有广阔的应用前景。本文详细阐述了氯气、盐酸、氯盐−盐酸、氯酸钠、电氯化等氯化体系的浸出机理,重点介绍了镍、钴、铜、铅等重金属硫化物氯化浸出工艺的研究及应用进展,并展望了金属硫化物氯化体系浸出的发展前景。

锂离子电池氧化锗基负极材料

摘要:锂离子电池(LIBs)作为关键储能材料,其负极材料的性能优化是提升能量密度和循环稳定性的关键。氧化锗(GeO2)因具有高理论容量(1126 mA·h/g)、低工作电位(0.7 V)及优异的锂离子扩散率(较硅高100倍),成为极具潜力的负极材料。但其应用受限于充放电过程中约230%的体积膨胀、极低本征电导率(10−5S/cm)和初始库仑效率不足等问题。本文综述了GeO2的储锂机制(合金化−转化双反应路径)及其性能优化策略:通过纳米化技术(如纳米颗粒、纳米棒、纳米片)缩短离子扩散路径并缓解体积应变;通过复合化设计(碳基材料、杂原子掺杂碳、石墨烯等)构建导电网络并抑制结构退化。未来的研究需聚焦于理论计算结合原位表征分析锂化/脱离行为和失效机制、优化纳米材料参数、预锂化设计以及开发导电性更强的复合材料。

新能源汽车动力电池系统的集成化设计技术

摘要:阐述了新能源汽车动力电池系统的集成化设计技术,通过分析无模组、电池底盘一体化和电池车身一体化等技术展现了它们在空间利用、续航里程、成本控制等方面的优势.其他典型电池技术通过结构创新、热管理优化和快充方案推动了汽车产业的发展.从智能集成、可持续性材料和标准化三个方面展望了动力电池系统集成化技术的发展方向.

固态锂离子电池电解质材料应用性能的研究进展

摘要:随着新能源汽车和5G通信技术的快速发展,对锂离子电池作为动力源的综合性能提出了更高的要求。在众多锂离子电池技术的研发中,固态锂离子电池因其卓越的能量密度和安全性而受到广泛关注。固态电解质是锂离子电池的关键组成部分,其性能直接影响着电池的整体性能,设计和制造具有优良性能的固态电解质是推动锂离子电池实际应用的关键。本文分别对无机固态电解质、聚合物固态电解质和复合固态电解质中Li+传输机制进行了介绍,结合近年发表的文献,全面综述了研究人员利用离子掺杂和引入新的制备技术等方法对固态电解质性能进行改善的研究进展,总结了不同类型固态电解质在国内外各企业中的应用情况,最后对固态电解质存在的挑战和未来的发展趋势进行了展望。本文旨在为开发综合性能优异的新型固态电解质材料提供参考,促进固态电解质的产业化快速发展。

高温太阳光谱选择性吸收涂层的研究进展

摘要:光热转换是当前世界范围内最普及和最常见的太阳能利用方式,而同时具有高太阳能吸收率和低红外发射率的太阳光谱选择性吸收涂层可以显著提高光热转换效率。与中低温( 0<T<400 ℃) 应用的太阳光谱选择性吸收涂层相比,高温( T≥400 ℃) 太阳光谱选择性吸收涂层表现了巨大的发展潜力和应用前景。然而太阳光谱选择性吸收涂层在高温下的老化和失效问题制约了其在高温领域的应用。因此,迫切需要开发具有出色光谱选择性和高温热稳定性的选择性吸收涂层。本文从太阳光谱选择性吸收涂层的设计机理出发,总结了具有高温热稳定性的吸收涂层的类型和最新研究进展,主要包括双金属陶瓷、过渡金属化合物和高熵合金氮化物多层结构三大类,并分类讨论了其主要的失效机制和热稳定性增强策略。在此基础上探讨了各种耐高温吸收涂层的制备工艺,并综述了加速老化试验与寿命预测。最后指出并展望了高温太阳光谱选择性吸收涂层面临的问题及研究方向。