摘要：在能源危机的驱使下，电动汽车以及大型储能装置的快速发展需要高能量密度的锂二次电池来实现，锂硫电池硫电极因具有高理论比容量和能量密度而倍受关注。此外，单质硫具有储量丰富、成本低和无毒等优点，使得锂硫电池更具有商业竞争力，因此锂硫电池被认为是最有前途的二次电池之一。然而，锂硫电池依然存在电导率低、穿梭效应、体积膨胀和锂枝晶等问题，这限制其广泛应用。因此，研究者们从正极材料和夹层着手，除了对正极材料的导电性加以改善之外，主要从限制多硫化物的穿梭效应和缓冲正极体积膨胀进行研究。研究发现，相比碳基和聚合物基正极材料，金属化合物基正极材料可以更好地改善锂硫电池的倍率性能和循环稳定性。此外，金属化合物材料作为夹层时同样可以有效缓解这些问题，能够更好地抑制多硫化物的溶解和扩散，减少穿梭效应，提高锂硫电池的电化学性能。一些金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物、金属磷化物等作为锂硫电池正极材料或夹层都取得了重大进展。对于部分极性金属化合物而言，其不仅能化学吸附充放电中间产物多硫化物，有效改善硫正极的循环稳定性，而且还能在氧化还原反应中表现出电催化活性，加快多硫化物的转化，提高硫正极的倍率性能。本文综述了近年来金属化合物基正极材料及夹层的研究进展并对其发展前景进行了展望，以期为制备优异性能的锂硫电池正极材料及夹层提供参考。

摘要：富镍三元正极材料具有高能量密度和低成本等优点，是一种有前途的正极材料。然而，富镍三元正极材料存在容量衰减和热稳定性差等问题。综述了富镍三元正极材料的晶体结构特性，对三元正极材料存在的问题进行概述；总结了形貌调控、结构设计、离子掺杂和表面包覆等提升正极材料电化学性能的改性方法，重点总结了氟离子掺杂和稀土元素掺杂以及不同合成方法包覆SiO2对电化学性能的影响；对未来的发展进行了总结和展望。

摘要：在积极应对全球气候变化、加快绿色低碳发展的大背景下，氢能作为能源载体和潜在燃料而备受关注，其与化石燃料不同，可以真正实现碳中和。围绕氢能输送与应用，分析氢能全产业链：制备、储存、输送、加注以及终端应用一系列工艺的研究现状，梳理氢能输送及应用涉及的关键技术问题，明确未来发展趋势并提出建议。分析表明：国内外针对氢能应用相关技术的研究已取得一定进展，但受限于技术成本及安全性等瓶颈因素，氢能暂未得到大规模应用。未来，应针对氢能产业链关键环节开展核心技术攻关，加速氢能产业发展，实现经济、安全、高效的氢能供给。

摘要：由于可充电锂金属电池(LMBs)具有较高理论能量密度，在便携式电子设备、电动汽车和智能电网等方面有重要应用。以固态电解质和锂金属负极组装的固态电池(ASSBs)具有高安全性，被认为是可提高电池能量密度和有效解决安全问题的一种有前景的电池技术。然而，LMBs在实际实施过程中仍面临许多挑战，如库仑效率低、循环性能差和界面反应复杂等。深入分析ASSBs 的物理基础和化学科学问题对电池开发具有重要意义。为了证实和补充实验研究机理，理论计算为探索电池材料及其界面的热力学和动力学行为提供了一种强有力的支撑，为设计综合性能更好的电池奠定了理论基础。本工作论述了理论计算方法在电池关键材料计算中的应用和研究意义；综述了硫化物固态电解质中Li10GeP2S12 (LGPS)及银硫锗矿体系的理论和结构设计思路，包括锂离子的输运机理和扩散路径。分析了新型反钙钛矿Li3OCl 和双反钙钛矿Li6OSI2电解质体系的理论设计思路。综述了氧化物固态电解质体系在缺陷调控下锂离子的输运机理。此外，本工作针对新型卤化物电解质体系的理论设计也进行了介绍。介绍了计算材料学在电池材料性能研究中的作用：借助理论手段分析离子传输机制、相稳定性、电压平台、化学和电化学稳定性、界面缓冲层和电极/电解质界面等关键问题；理解原子尺度下的充放电机制，并为电极材料和电解质提供合理的设计策略。总结了固态电解质和ASSBs电极与电解质间界面的理论计算的最新进展。最后，对ASSBs理论计算的不足、挑战和机遇进行了展望。要点：(1) 论述了固态电池材料的理论设计方法，包括电池的容量、离子电导率、相稳定性及电压平台。(2) 综述了几种常用的硫化物固态电解质体系的理论设计方法。(3) 利用理论计算构建界面模型，详细分析了电解质与电极间的界面工程问题。(4) 介绍了目前先进的组装固态电池技术以及制备薄膜电池的工艺流程。

摘要:锂离子电容器是介于锂离子电池和超级电容器两者之间的储能器件,兼具高能量密度和高功率密度,被认为是最有前途的电能储存系统之一。本文总结近年来碳基和嵌锂型正极材料的研究进展,详细介绍碳基和嵌锂型电极材料的分类和改性方法。为提高锂离子电容器的使用性能,通过微观结构调控、表面修饰、掺杂改性及复合材料等手段进一步优化正极材料,进行正负极动力学匹配,综合提高其电化学性能。最后梳理出未来锂离子电容器正极材料的研究热点集中在对正极材料微观结构的调控优化、元素掺杂和表面改性以及与其他材料复合等方面,并指出未来发展方向在于优化碳材料的结构与组成、克服倍率和循环性能的限制以及开发在高压下更稳定的正极材料等。

摘要：由于对清洁能源的需求不断扩大，质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）作为一种环保、可靠的新能源电池装置越来越受关注。但是PEMFC现在还有很多问题亟待解决，比如：核心基础材料制造困难、催化剂稳定性低、电池气-液管理等问题。气体扩散层是PEMFC中最重要的部件之一，通常包含碳纸支撑层和微孔层。为了达到PEMFC高性能材料和电池运行的稳定性，本文综述了近年来气体扩散层制备、结构模拟、双极板制备、催化剂层制备以及气-液传输的研究，以期为PEMFC的未来发展提供参考。

摘要：锂离子电池（LIBs）作为一种二次可充电电池，由于其平均输出电压高、能量密度大、自放电性低以及无记忆效应等优势而被广泛应用于3C电子产品、商业储能电站以及新能源动力交通工具等领域。日前LIBs中的石墨负极材料已经被开发接近其理论比容量极限（372mAh·g-1)，亟需寻找高容量负极材料。半导体硅（Si)材料由于极高的比容量、合适的脱/嵌锂电位以及丰富的储量等众多优势被认为是当下最有潜力的负极材料之一。但硅负极材料也面临较大的体积膨胀、导电性差等诸多挑战，阻碍了其进一步商业化应用。针对Si负极存在的问题，Si合金负极是通过引人合金化元素来改善Si的导电性并作为缓冲相来抑制Si的体积膨胀，从而实现Si合金负极电化学性能的提升。根据组元数日将Si合金分为二元、三元以及多元体系，综述了其作为LIBs负极方面的研究进展，着重分析Si合金化策略对于电化学性能的影响以及机制研究，总结并展望Si合金负极新材料及未来改性技术，期待加快高能密度锂离子电池Si合金负极的商业化应用。

摘要：随着便携式、可穿戴电子器件的迅速发展，柔性储能器件的研究逐渐转向微型化、轻柔化和智能化等方向。同时人们对器件的能量密度、功率密度和力学性能有了更高的要求。电极材料作为柔性储能器件的核心部分，是决定器件性能的关键。柔性储能电子器件的发展，又迫切需要新型电池技术和快速、低成本且可精准控制其微结构的制备方法。因此，柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池等新型储能器件的研发成为目前学术界研究的热点。本文论述了近年来柔性储能电池电极的研究现状，着重对柔性电极材料的设计（独立柔性电极和柔性基底电极）、不同维度柔性电极材料的制备工艺（一维材料、二维材料和三维材料）和柔性储能电极的应用（柔性锂/钠离子电池、柔性锂硫电池、柔性锌空电池）进行对比分析，并对电极材料的结构特性和电化学性能进行了讨论。最后，指出了柔性储能器件目前所面临的问题，并针对此类问题展望了柔性储能器件未来的重点在于新型固态电解质的研发、器件结构的合理设计及封装技术的不断优化。

摘要：近年来，我国把非化石能源放在能源发展优先位置，坚持绿色发展导向，优先发展可再生能源。随着信息化时代的发展，我国工业用电量飞速增长，在这样的背景下，单一使用绿色能源作为电力的供给端，难以稳定持续地满足高峰期和低谷期的电力需求。电力储能技术是目前解决这一矛盾的重要手段，其中重力储能技术由于其绿色环保、能量转化效率高、前期成本低、对地形水源要求低等优点，已成为新型储能方式的重要研究方向。目前已有的重力储能形式有三种，包括塔吊形式、依托山体形式、依托废弃矿井形式等；重力储能技术在国内仍处于起步阶段，很多的技术和理论研究尚不完善，如重力储能系统的原理及安全环保问题、能量转换效率问题、电站选址问题、重块选材问题、适用性问题等。本文基于国内外的储能环境，对三种重力储能形式的原理及工作模式进行了分析。在此基础上，将三种储能模式的效率等参数进行了对比分析，最后从材料强度、使用寿命和地层稳定性等角度出发，针对重力储能系统的选材及电站选址提出了考虑因素及建议，为我国重力储能领域提供了理论支撑，填补了储能技术在储能原理及选材选址方面的空白。

摘要：金属Zn是制备水系可充电电池的理想材料，同时，水系锌离子电池在大规模储能领域具有巨大的发展潜力。但金属 Zn作为电极材料还存在不可控的锌枝晶生长和副反应发生等问题，限制了锌离子电池的库仑效率，严重阻碍了锌基电池的实用化。鉴于此，本文阐述了近年来对水系锌离子电池性能优化策略的研究成果，并从人工保护层、引入添加剂、金属有机骨架（MOF）基作主体、沉积法、隔膜改性等方面对锌离子电池性能优化策略的研究进行分类总结，以期为广大研究者提供相关方面的理论指导。