锌离子电池的锌金属负极和电解液的研究进展

摘要:水系锌离子电池作为一种二次电池,具有安全性好、成本低和能量密度高等优点,有望成为下一代能量存储系统的替代者。作为一种有前景的能量存储装置,水系锌离子电池在众多研究领域都取得了重大进展。但是,锌金属负极的腐蚀问题仍是阻碍其发展的关键因素,这严重削弱了锌离子电池在实际应用中的稳定性和使用寿命。因此,研究如何防止锌金属负极的腐蚀具有极大的应用价值。本文系统总结了水系锌离子电池关于锌金属负极腐蚀防护和电解液优化方面的研究进展,并对其未来进一步的应用前景进行了展望。

Na-B-H体系固体电解质的研究现状

摘要:钠离子电池具有成本低和能量密度高的优势,被认为是下一代大规模储能器件的候选之一。使用固体电解质替代液体电解质组装为全固态钠电池可以进一步提升能量密度和安全性。Na-B-H体系是一类非常有实用前景的固体电解质, 具有优异的综合电化学性能。其中,NaBH4本身的钠离子电导率较低,其钠离子电导率的提升主要通过NH2−和I−等阴离子的掺杂来实现;Na2B12H12 的钠离子电导率较NaBH4 更高,且其衍生物如Na2B10H10,NaCB9H10 和NaCB11H12 都具有良好的钠离子传输性能,特别是其混合离子化合物更是在室温下达到了1×10−3 S·cm−1 的钠离子电导率,与液态电解质相当。同时,Na-B-H体系固体电解质也具有较优的热稳定性和电化学稳定性。Na-B-H体系固体电解质可以匹配如NaCrO2,Na3(VOPO4)2F正极以及Na,Na-Sn合金和硬碳负极,组装的全固态电池展现出优异的充放电性能。Na-B-H体系固体电解质的发展方向是进一步提升电化学和机械稳定性,并在全固态钠电池实用化关键指标上尝试突破。

可充电镁电池负极材料及界面化学的研究进展

摘要:可充电镁电池凭借其优异的电化学性能、镁资源的丰富性以及Mg均匀沉积的特性,已成为极具潜力的下一代电池之一。然而,其负极材料存在界面钝化、体积膨胀以及不均匀Mg剥离/沉积等问题,成为制约镁电池商业化进程的主要瓶颈。尽管在探索新型负极材料体系与界面化学调控策略上已取得了较多进展,但开发具有高能量密度、高功率密度、优异稳定性及长循环寿命等优势的负极材料仍面临着许多挑战。本文系统地回顾了可充电镁电池负极材料及界面调控领域的最新研究进展,深入剖析了材料组分、微观结构以及表面/界面结构对电化学性能的影响及其内在作用机制,并对未来负极材料的开发设计及界面调控进行了展望。

光热发电储能熔盐研究进展

摘要:光热发电是极具发展前景的可再生能源技术,不仅可实现电力能源的梯次利用,还能与风电、光电等互补运行。基于国内外对光热发电技术的研究,本文综述了光热发电用储能熔盐的研究进展。熔盐是光热发电热能存储系统中理想的传储能介质,具有高热容量、高导热性和低黏度等优异的热物理性质。熔盐储能具有储能容量大、储存周期长和成本低等优点,在光热发电、熔盐反应堆、供暖和余热回收等领域广泛应用。本文首先介绍了光热发电技术的优势和发展,接着归纳总结了光热发电用储能熔盐的主要特性和发展,并对新开发配比的熔盐以及熔盐纳米流体热物理性质进行了阐述,最后总结和展望了下一代光热发电储能熔盐的发展。期望了解光热发电储能熔盐的技术发展,为下一代热能传储系统的设计、制造和运行维护提供参考。

增强钛酸铋钠基陶瓷储能研究进展

摘要:陶瓷电容器由于较高的能量储存密度、高的大功率充放电速率和较低的成本等优势,在脉冲功率技术储能系统方面具有应用潜力,得到广泛研究。含铅陶瓷电容器虽然表现出优异的性能,但铅元素对环境和人类健康有着潜在的危害,因此开发无铅电介质电容器成为当前的研究重点。钛酸铋钠( BNT) 由于具有较高的极化能力,在众多无铅电介质储能材料中脱颖而出。然而由于其内部电畴尺寸较大,畴与畴之间相互作用力较强,在撤去电场后,电畴无法迅速复原,导致其剩余极化较大; 再者,BNT 陶瓷击穿场强较低,并且在制备的过程中Bi3+ 和Na+ 挥发导致微观结构和组成成分上的不均性,这些都影响了材料的储能性能。本文针对BNT 陶瓷的上述问题,从增强弛豫效果、提升击穿场强、调控相组成、采取缺陷工程策略和设计多层化结构五个方面综述了近年来提升BNT 陶瓷储能性能的方法,并对这些方法进行综合分析,为改性BNT 基储能陶瓷提供参考。

水系锌离子电池功能隔膜材料研究进展

摘要:水系锌离子电池(Aqueous Zinc Ion Batteries,AZIBs)作为近年来新兴的电化学储能装置,因其高能量密度、低成本以及高安全性,在众多金属离子电池中脱颖而出。然而不可避免的枝晶生长、析氢反应(HER)和钝化层生成等问题降低了锌负极的稳定性,成为AZIBs发展的瓶颈。其中隔膜作为电池中的重要部件,确保了电池的安全运行,在实际应用中,为克服玻璃纤维隔膜的本征问题,功能隔膜策略作为提高AZIBs性能的有效方法而受到欢迎。论文系统地总结了功能隔膜材料在AZIBs中的最新研究进展,重点关注改性隔膜材料的设计策略及机制探究。最后,介绍了当前功能隔膜材料发展的制约因素和未来潜力。

太阳能驱动界面光热吸油材料的研究进展

摘要:油水分离技术被视为解决海上溢油问题的一种有前景的方法。在现有的技术中,基于界面光热转换效应的太阳能驱动原油吸附技术凭借低能耗和高效率而备受关注。本文综述了用于原油吸附的光热材料的最新进展。首先,概述了界面光热转换的机理。然后,总结了光热吸附剂的最新研究成果,重点介绍了其结构设计。最后,阐述了光热装置在原油吸附方面面临的挑战和机遇。

锂电池用PEO基复合固态电解质的研究进展

摘要:固态锂离子电池能量密度高、安全性强,是突破电池技术瓶颈的关键,受到了学术界和工业界的广泛关注。固态电解质是固态电池的核心,其中聚氧化乙烯(PEO) 基聚合物固态电解质在改善电极界面相容性方面具有优势,是最有潜力的电解质材料之一。本文系统阐述了PEO 与无机填料间的协同作用及其对复合固态电解质的离子传输性和界面相容性的影响机制。首先对PEO 基复合固态电解质做出概述,并探讨离子传输相关机制,然后分别综述了PEO-惰性填料和PEO-活性填料复合固态电解质体系的设计、制备、性能及机制,最后对复合固态聚合物电解质的未来发展和优化设计做出展望。

MXene在钠离子电池负极中的研究进展

摘要:钠离子电池是近年来热门研究的二次离子电池之一,具有成本低、资源丰富的优点。但钠的原子质量和离子半径较大,导致钠离子电池结构形变,影响其电化学性能。MXene是一种新型的二维层状结构材料,具有高导电性、高可塑性、高耐腐蚀性和大比表面积的特性,在钠离子电池中具有广泛的应用。但MXene作为电极材料时,由于层间的范德华力使得片层易再次堆叠,从而减少了表面活性位点,加长了离子扩散路径,进而影响了钠离子电池的比容量和倍率性能。本文综述了MXene材料在钠离子电池负极中的研究进展,介绍了MXene材料的基本性质和制备方法,详细论述了MXene材料优化改性的方法和储钠机制,总结了MXene在钠离子电池负极实际应用中面临的困难和挑战,并展望了MXene材料进一步发展的方向,希望对MXene材料的实际应用有所启发。

碳纤维基太阳能驱动界面水蒸发器件研究进展

摘要:碳纤维是三大高性能纤维之一,具有较强的光热及电热转化性能,可以高效地将太阳光和电能转化为热能。目前对于碳纤维的应用还大部分基于低密度、高强高模的优势特性上,为了促进碳纤维在界面水蒸发的应用,本文从碳纤维光热及光电耦合两个方面来综述目前碳纤维在界面水蒸发的研究进展,针对碳纤维光滑致密的表面结构及低表面能等缺点,总结其解决方法及在水通道、仿生结构、多级结构、掺杂其他光热材料和回收碳纤维的应用几个方面来讨论碳纤维界面蒸发器的发展,并对将来碳纤维在界面蒸发中的应用提出展望。