退役锂离子电池正极材料的直接修复:研究进展、挑战和展望

摘要:伴随着新能源产业快速发展,锂离子电池生产量急剧增加。因为其有限的使用寿命,未来将迎来锂离子电池退役高峰。高效清洁回收退役锂离子电池,打通新能源产业链的最后一环,对于新能源产业的闭环发展至关重要。目前,针对退役的锂离子电池正极材料主要采用固相法(固相烧结、熔盐法等)以及液相法(水热法、电化学法等)进行直接再生。本文从退役锂离子电池的修复方法出发,简述了其前处理工艺与修复过程的关联,重点阐述了修复方法对于退役正极材料的晶相、缺陷、表界面以及电化学性能等方面的影响。最后,针对退役材料的直接修复方法,进行系列展望,旨在为退役锂离子电池正极材料未来直接修复技术提供有意义的指导。

石榴石型固体电解质体系:离子输运性能调控及其全固态电池研究进展

摘要:全固态锂电池采用固体电解质取代液态电解质,使其具有更高安全性,且有望进一步提高电池的能量密度。而在众多固体电解质中,具有石榴石型结构的立方相Li7La3Zr2O12(LLZO)及其元素掺杂产物由于室温离子电导率较高、电化学窗口较宽、与锂金属稳定等优点,最有可能应用于全固态锂电池中。本文对LLZO 的物相及晶体结构、制备方法、锂离子电导率的提升策略以及其所组装的全固态锂电池等方面进行了详细介绍,并预测了LLZO固体电解质材料进一步提升锂离子电导率的潜在可能以及LLZO所装配的全固态锂电池的发展方向。

微晶玻璃储能应用研究进展

摘要:储能电介质材料是制作脉冲功率电容器的核心材料.在脉冲功率电源、高功率电子器件、高能量密度武器、智能电网系统等基础科研和工程技术领域均有着广阔的前景。微晶玻璃具有很高的电击穿强度,是一类重要的电介质储能材料。本文在简要介绍储能电介质材料的性能评价参数及其相关物理意义的基础上,概述了微晶玻璃储能材料的主要制备方法及其优缺点,重点阐述了微晶玻璃储能材料的主要研究体系及其相关研究进展.最后探讨了微晶玻璃储能材料的未来发展方向及应用前景。

静电纺丝法制备陶瓷纤维及其光催化性能

摘要:光催化材料可转换太阳能为化学能,实现水体污染物降解、制氢等功能,在清洁能源与环境保护方面具有广阔的应用前景。静电纺丝法制备的陶瓷纤维是备受关注的光催化材料之一。目前,光催化技术的发展主要受限于光响应范围和载流子利用率。优化光催化过程的效率仍然存在许多挑战。本文首先对光催化过程的基本原理和技术瓶颈进行了阐述,并简述了静电纺丝制备陶瓷纤维的原理及方法。系统介绍了在静电纺丝陶瓷纤维中,通过前驱体成分设计、静电纺丝参数控制、热处理工艺调控等工艺设计,利用掺杂、表面等离子共振、上转换发光等策略,拓展可见光吸收范围的方法。同时,阐释了在电纺陶瓷纤维中构筑各类异质结构进而调控载流子迁移路径的方法。最后,本文对静电纺丝法制备的陶瓷纤维在光催化领域的潜在研究方向进行了总结与展望,以期能推动新型陶瓷纤维光催化材料的发展。

磷酸铁锂的高性能化研究进展

摘要:工业革命以来,科技的迅速发展不断丰富着人类的物质生活,与此同时化石能源(石油、煤炭、天然气等)大量消耗,二氧化碳排放逐年增加,全球变暖趋势加剧。燃油汽车是石油消耗的主力军。为落实“双碳”战略目标,新能源汽车发展迅猛。作为新能源汽车的动力来源,动力电池备受关注。开发价格低廉、资源丰富、安全性优异的动力电池是发展新能源汽车的重中之重。目前磷酸铁锂(LiFePO4)和三元正极材料广泛用作混合动力汽车(Hybrid ElectricalVehicle, HEV)和电动汽车(Electrical Vehicle,EV)锂离子电池中。前几年,受国家 补贴政策影响,由于能量密度比三元正极材料低,LiFePO4 正极材料的出货量几乎停止增长,而三元正极材料一路高歌猛进,占据了新能源汽车的主要市场。随着补贴政策的退出,具有橄榄石结构的LiFePO4 因其具有成本低、安全性高、环境友好等诸多优点又重新获得青睐。同时,由于刀片电池等结构设计上的技术进步,LiFePO4电池的能量密度大幅提高。2021年LiFePO4 正极材料的出货量超过三元正极材料,达到47万吨。然而,LiFePO4 较低的电子电导率(

光伏玻璃表面功能膜的研究进展

摘要:光伏玻璃透光率是影响太阳能电池效率的重要因素。在光伏玻璃表面覆功能膜不仅可以提高透光率,还能一定程度上减少在太阳能电池使用过程中由于表面积尘造成的透光率损失。介绍了3 种玻璃表面功能膜(增透膜、防尘膜、自清洁膜)的作用原理,归纳了近年来实验室与工业研究中功能膜设计与制备的研究进展,梳理了各类膜层结构、成分与性能之间的关系,讨论了现有制膜技术中常见的问题、膜层设计与应用过程中的注意事项等。

二维钙钛矿材料在钙钛矿太阳能电池中的应用进展

摘要:钙钛矿太阳能电池出色的光电转换效率和众多的优点使其成为目前的研究热点,而二维钙钛矿作为一类新型材料,具有独特的结构和性质,有望进一步改善钙钛矿太阳能电池的性能。综述了钙钛矿太阳能电池及二维钙钛矿材料的结构特征和性能特点,归纳了二维钙钛矿材料对太阳能电池光电性能和器件稳定性的影响,总结了新型二维/三维复合钙钛矿太阳能电池的特点,分析了二维钙钛矿太阳能电池研究领域存在的问题并展望了未来的研究趋势。二维钙钛矿材料对实现高效、稳定的钙钛矿光伏器件具有重要意义。

卤化物固态电解质研究进展与展望

摘要:全固态锂金属电池具有安全性能好、能量密度高等优势,被认为是下一代高性能高安全储能电池技术的发展方向。开发先进的固态电解质是实现全固态锂电池发展的关键,卤化物固态电解质具有高室温离子电导率、宽电化学窗口及良好的正极界面稳定性等优势,受到了相关学者的广泛关注。概述了卤化物固态电解质的分类、制备方法及离子传输机制,较为深入地阐述了其湿度稳定性及界面稳定性问题,归纳了目前所采用的解决策略及在全固态锂金属电池中实际的应用,并提出了卤化物固态电解质现阶段面临的挑战和未来发展方向,这将有助于推动卤化物固态电解质的进一步发展。

电动汽车退役动力电池中LiFePO4材料再生利用研究进展

摘要:随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,新型环保的储能器件迎来了极大的发展前景。特别是,锂离子电池(LiB)凭借其能量密度高、使用寿命长等诸多优势在众多储能器件中脱颖而出。磷酸铁锂(LiFePO4)材料由于具有热稳定性好、循环次数高、服役时间长、无记忆效应等优势迅速成为电动汽车动力电池正极材料的主流。随着大规模 LiFePO4型电池退役浪潮的到来,如何处置和利用这些废旧电池已成为国内外亟需解决的热点问题。以 LiFePO4型电池的失效机理为基准,从宏观和微观两个角度分析了废 LiFePO4材料再生前后的变化,并从补偿锂和构建还原环境两个维度对废 LiFePO4材料直接再生技术的相关研究进展进行了综述,明确提出废 LiFePO4正极材料更适合走直接再生的回收路径,以期实现废 LiFePO4材料的科学回收。

磷酸铁锰锂材料的合成方法及结构改性的研究进展

摘要:锂离子电池因具有比能量高、循环使用寿命长、无记忆效应等特点而备受关注,并已广泛应用于日常生活中。在已有的锂离子电池正极材料中,磷酸铁锰锂正极材料具有能量密度高、放电比容量大、电压平台高等优点,是一种具有前景的锂离子电池正极材料,然而由于其低导电率和离子迁移速率慢等问题,一直制约着其发展。通过分析磷酸铁锰锂不同铁锰比例、颗粒尺寸及形貌对电化学性能的影响,指出铁锰物质的量比为 0.5∶0.5的小粒径多孔球状颗粒对提高电化学性能有积极的影响;并介绍了采用 Mg、Ti、Ni等离子掺杂或表面包覆改性方法对其进行优化,材料的性能会得到改善;最后对磷酸铁锰锂的发展趋势提出了一些建议,指出对合成工艺的改进和开展更深入的理论研究仍是今后的研究重点。