锂电池热失控安全防护研究进展

摘要:锂离子电池( 简称锂电池) 以其高能量密度、长循环寿命等优点在储能领域得到了广泛应用。然而,由于机械滥用、电滥用和热滥用导致的热失控事故严重制约了锂电池的大规模应用。如何提高锂电池的安全性已成为学者们日益关注的研究热点。因此,本文从多个方面对如何提高锂电池安全性能的相关研究进展进行综合性的评述与分析。首先介绍了锂电池的结构、工作原理及热失控失效机制,然后全面分析了目前更安全的锂电池材料设计研究和锂电池热失控安全监测、早期预警技术,最后针对进一步提高电池系统安全性和稳定性的潜在研究进行了展望。

纳米纤维素在相变储能领域的应用研究进展

摘要:纳米纤维素作为一种新型生物基功能材料,因优异的力学性能、纳米特性和绿色环保特性,在解决相变储能材料液相泄漏问题上展现出巨大潜力。本文首先系统地梳理了相变储能材料的基本原理和多样化的分类体系,综述了纳米纤维素的制备方法以及在相变储能材料中的研究进展,主要包括纳米纤维素微胶囊基相变储能材料和纳米纤维素气凝胶基相变储能材料及其导热增强机制,最后总结了纳米纤维素在相变储能领域的研究重点并展望了未来的发展方向。

锂金属电池负极集流体用多孔铜箔的研究进展

摘要:多孔铜箔作为锂金属电池负极集流体具有出色的导电性、巨大的表面积和良好的经济成本效益。普通二维铜箔在充放电过程中存在锂枝晶的无控生长以及脱落的枝晶变成“死锂”使得容量降低等问题,严重影响了电池的寿命和循环稳定性;而多孔铜箔的三维结构则可以有效缓解锂枝晶生长的问题,其表面和内部的大量孔隙使得容纳活性物质的空间大大增加,孔隙边缘的高曲率使得该区域的电流密度更高,可诱导锂在孔洞内部沉积,有效抑制锂枝晶在表面的生长,而亲锂化改性则能降低锂在金属铜上成核的过电位,有效稳定锂沉积行为。本文介绍了以多孔铜箔为锂金属电池负极集流体的研究现状及对铜箔亲锂化改性的制备方法,分析了多孔铜箔的储锂机制和亲锂化改性的优势,展望了多孔铜箔集流体的应用前景,并指出了当前研究中存在的问题。

氯碱电解与碱性水电解制氢关键材料的对比与展望

摘要:氢能作为绿色清洁能源可以通过电解技术有效获取,氯碱为电解技术工业化生产的典型行业,本文通过研究氯碱工业副产氢和水电解制氢技术,将两种技术发展历程及原理进行对比,总结出技术路线较为成熟的碱性水电解制氢为目前规模化工业生产的最快方法。同时论述电极材料及催化材料和膜材料分别在氯碱电解槽和碱性水电解制氢电解槽中的发展、工业化应用概况和最新研究,通过对比得到碱性水电解制氢与氯碱电解可以相互借鉴的研发思路,系统对比两种技术作为关键性材料的电极和膜的工业化应用概况及发展方向,为实现降低能耗、提高电解槽性能的目的提供理论依据,进一步推动碱性水电解制氢技术的发展。

柔性钙钛矿太阳能电池:挑战与发展

摘要:柔性钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的光伏技术,因优异的光电性能和良好的柔性弯曲特性而受到广泛关注,在穿戴设备、便携式电源等场景中展现出巨大的应用潜力,成为太阳能电池研究的重要方向之一。近年来,国内外研究团队在提升柔性钙钛矿太阳能电池效率、机械弯曲稳定性和延长其工作寿命等方面取得了显著成果。本文介绍了柔性钙钛矿太阳能电池的器件结构,探讨了柔性基底选择、添加剂工程、钙钛矿结晶调控和界面优化等方面所面临的问题与挑战,并总结了提升光电转换效率和稳定性的相关策略。此外,本文还对未来发展方向及性能提升方面提出了展望。

晶硅太阳能电池正银浆料用玻璃粉技术发展现状

摘要:正银浆料用玻璃粉是构成晶硅太阳能电池正银电极的关键功能材料。通过文献调研,对目前国内外晶硅太阳能电池正银浆料用玻璃粉的技术发展现状进行了梳理,为该领域的技术创新提供参考借鉴。

锂硫电池凝胶聚合物电解质:合成工艺及先进表征技术

摘要:凝胶聚合物电解质(GPE) 的应用为改善锂硫电池的安全性和抑制穿梭效应提供一种有希望的方案。凝胶聚合物电解质能够改善全固态电解质与双电极之间存在的高界面阻抗所带来的电荷转移受阻、锂沉积不均匀等问题,有效解决容量衰减快、循环稳定性差等缺陷。本文针对锂硫电池中制备凝胶聚合物电解质所采用的原位聚合和非原位聚合两种不同的工艺手段进行介绍,通过阐述不同合成工艺改进凝胶聚合物电解质基底的方法,重点分析不同工艺所带来的“收益”,并介绍了具有实时性和精准性的原位表征仪器在锂硫电池中的应用,指出原位先进表征技术对锂硫电池电极材料设计的指导作用,并供科研工作者开发研究更适宜产业化的凝胶聚合物电解质的合成工艺,展望未来锂硫电池凝胶聚合物电解质合成设计的发展方向。

用于锂离子电池的固态聚合物电解质基质的研究进展

摘要:固态聚合物电解质(SPE) 因具有安全性高、机械强度高与电极界面接触性良好等优势,在固态锂离子电池中有更广泛的应用前景。聚合物基质在SPE 中作主体,起着骨架支撑和促进锂离子的解离和运输作用,是SPE 中不可缺少的部分。本文综述了目前对聚合物基质最新的改性策略,以提升SPE 的电化学性能和力学性能。通过调节聚合物基质结构、形貌、制备工艺及添加无机填料方面来改善聚合物基质的结晶度和锂离子传输通道,提升SPE 的电化学性能,有望为固态锂离子电池商业化做出贡献。

单部件燃料电池的研究进展

摘要:传统固体氧化物燃料电池(SOFCs)需要保持较高的工作温度,不利于其不同组分的兼容和长期稳定性,这阻碍了SOFCs的商业化进展。若降低反应温度则会带来显著的界面阻力和反应动力学损失,使输出功率降低。最近,单部件燃料电池(SLFC)作为一种新型能源转换装置被提出,与传统三组分SOFCs不同,SLFC的特点是具有一个半导体-离子异质结构材料混合离子导电的均匀层,p-n异质结构和内建电场的存在可以实现电荷分离,提高了燃料电池的稳定性和耐久性,使其在低温下也具备良好的离子电导和电池性能,具有广阔的发展前景。本文对最近几年以来SLFC领域的研究进展做了一个简要的综述,回顾了SLFC中异质结与能带对准隔绝电子的工作原理,研究空间电荷区与晶格应变对界面离子传导的影响,总结了研究者在半导体-离子材料上做出的改进,并讨论了该燃料电池的优势和未来的发展方向。

锂离子电池富镍正极基础科学问题:材料失稳机制及改性策略

摘要:层状富镍锂过渡金属氧化物因其高容量、高工作电压等优势是长续航动力电池广泛采用的正极材料。然而,由于不稳定的晶体结构和较差的热力学性,富镍正极材料在反复Li+脱嵌过程中稳定性差,进而导致电池难以长周期服役。本文分析了富镍正极材料表面残锂、阳离子混排、气体释放、不可逆相变、微裂纹等各种导致材料失稳降解的机制,总结了近年来为解决上述问题而采用的元素掺杂、表面涂层、单晶化、浓度梯度结构设计和引入电解质添加剂等改性策略,并展望了未来材料改性策略的方向和应用前景。