基于氧变价的钠电池正极材料的机理研究进展

摘要：钠电池作为一种新兴的二次电池技术, 近年来在电化学储能器件市场中迅速崭露头角. 其独特的成本优势和丰富的资源储备, 使其在大规模应用中展现出巨大的潜力. 在众多钠电池正极材料中, 层状过渡金属氧化物被认为是最具应用前景的选择之一, 但在实际应用中仍面临着诸多挑战, 其瓶颈是复杂的相变过程及其有限的能量密度. 在锂电池研究领域, 富锂锰基正极材料的开发提供了宝贵的经验, 特别是通过晶格氧参与的氧化还原反应进行电荷补偿, 能显著提升电极的容量和放电电压, 这也为发展高能量密度的钠电池提供了新的思路和机会. 与锂离子相比, 钠离子的半径较大, 使钠基层状氧化物在结构和元素组成上更加多样, 氧变价的触发机制不再仅限于锂元素,而是可以通过镁、锌等更具经济效益的元素来实现, 在成本控制和性能提升方面提供了更多可能性. 晶格氧的氧化还原反应机制虽然带来了能量密度的优势, 但也引发了一些潜在问题, 包括不可逆的晶格失氧、复杂的结构变化等, 导致容量损失、电压衰减以及电压滞后, 影响电池的能量储存和转化效率. 本文旨在系统总结从富锂锰基材料到钠基层状氧化物的氧变价机理的研究进展, 重点讨论这类正极材料在实际应用过程中所面临的关键问题和挑战. 通过对现有研究的分析和对比, 本文旨在为未来钠电池正极材料的发展方向提供参考, 并为提升其能量密度和循环稳定性提出可能的解决方案.

新能源 2025年12月05日 1 点赞 0 评论 95 浏览

三维打印技术在电化学储能器件中的应用研究进展

摘要：三维打印作为一种新型的加工工艺,其独有的复杂形状定制、快速成型的特点使得其正成为电化学储能器件设计与制造领域的研究热点。目前,基于多种三维打印工艺,已经可以初步实现储能器件电极、电解质的打印构筑,且所打印器件在微型化与集成应用等方面均表现出传统工艺难以实现的独特优势。然而,可打印材料的匮乏是目前阻碍三维打印电化学储能器件进一步发展的关键问题。现有的商用可打印材料多为结构材料,其较低的电导率与电化学活性难以满足电化学储能器件的实际应用需求。因此,近年来,研究者们从三维打印的工艺原理出发,通过合理的墨水设计,直接或间接地实现了多种电化学储能器件的打印构筑,所打印器件也表现出较为优异的电化学性能。在此基础上,利用三维打印在复杂结构快速成型方面的优势,研究者们可以根据产品需求,通过结构设计与优化,实现电极、电解质等部件在电化学活性以及力学性能方面的提升,获得具备柔性化、微型化等特征的高性能储能器件。本文全面综述了三维打印技术在储能器件领域的应用研究进展。首先,总结了各类三维打印技术的基本原理以及基于三维打印的电极、电解质设计与构筑的研究现状;其次,讨论了三维打印储能器件在可穿戴设备以及微型电子器件集成等方面的应用案例;最后,结合实际应用需求,分析了三维打印储能器件制备过程中存在的问题及研究方向,以期为三维打印在电化学储能器件领域的应用提供参考。

新能源 2024年05月28日 0 点赞 0 评论 186 浏览

锂离子电池温度状态: 定义、检测与估计

摘要：锂离子电池作为新型储能技术的重要载体, 其全生命周期的安全性和可靠性备受关注. 作为复杂的温度敏感型电化学系统, 随着能量密度上升和应用场合的拓展, 热效应引起的温度变化极大地影响锂离子电池性能. 相较于荷电状态、健康状态等, 电池温度状态能够直观地反映其内部工作状况和外部环境条件, 是未来智能电池管理系统中必不可少的物理量之一. 本文首先归纳了电池的4种温度表征指标: 表面温度、核心温度、体均温度及温度分布, 与此同时, 在模组层面讨论了温度极值和温度差值的适用性; 随后, 从温度检测和温度估计两方面对现有方法进行分类, 并系统阐述了各种温度检测估计方法的原理、优势以及局限性; 最后, 讨论了电池温度状态领域面临的挑战, 并提出了未来的发展方向.

新能源 2025年06月11日 1 点赞 0 评论 258 浏览

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。

新能源 2025年11月18日 1 点赞 0 评论 136 浏览

地下储氢库发展现状及气藏型储氢库高效建库十大技术挑战

摘要：地下储氢技术利用地下构造空间实现氢气大规模高压气态储存，具有安全性高、成本低、规模大、周期长的优势，但中国地下储氢库研究起步较晚，尚无地下构造空间储氢实践，亟待形成完整的地下储氢库高效建库方案。为此，在总结国内外用于地下储氢构造空间的类型，回顾地下储氢技术发展历史与现状的基础上，系统梳理了气藏型储氢库高效建库亟待解决的十大技术挑战，研究结果表明：①气藏型地下储氢库的潜在库址与新能源发电资源具有高度的空间重合，便于绿电就地消纳，最适宜我国大规模发展；②气藏型地下储氢库高效建库需重点解决十大技术挑战，即完整性与选址地质评价、氢气与储层介质的反应机理、氢损耗及氢纯度对储氢效率的影响、垫层气类型与占比优选、注采渗流理论与库容设计、氢用特种管材及管道工程关键技术、建库及注采工程关键技术装备、运行期监测与动态分析、风险评估与应急处置方案、生命周期评估等。结论认为：①中国发展地下储氢库具有潜在枯竭/ 衰竭气藏库址众多的资源优势，复杂地质条件储气库创新实践的技术优势，氢能产业链上下游协同发展的产业优势和未来市场应用前景广阔的规模优势，具备实现工业化发展的条件和基础；②针对气藏型储氢库建库难题，需开展系统性技术攻关，构建地质综合选址评价体系，优化储库注采运行方案，研发氢用配套管材与设备，形成运营监测与风险管理系统，建立适应中国地质条件的综合建库理论技术体系。

新能源 2024年05月20日 1 点赞 0 评论 202 浏览

耐候钢用于光伏支架的耐腐蚀优势

摘要：金属腐蚀给光伏支架带来了巨大的经济损失及安全隐患，在不断的研究过程中，针对钢材防腐，提出了各种各样的防腐方法：保护层法、电化学保护法、外加电流保护、用电镀、热镀、喷镀等；但是这些方法不仅工艺比较繁琐，而且增加生产成本，容易造成环境污染，破坏生态环境。在市场需求及国家政策的推动下，耐候钢成为了首要选择。耐候耐蚀钢，在冶炼工艺中加入Cu、P、Cr、Ni、Mn 等几十种稀有元素，使钢体表面在大气环境下逐渐形成非常致密超薄、牢固的氧化层（钝化层），隔绝了氧气和水分子与钢材内部元素化学反应造成的进一步腐蚀，自身具有很好的耐大气腐蚀能力。大大降低了生产成本以及后期维护成本。

新能源 2024年05月06日 1 点赞 0 评论 203 浏览

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。

新能源 2025年02月27日 1 点赞 0 评论 309 浏览

质子交换膜电解水技术关键材料的研究进展与展望

摘要：氢是碳中和能源系统的重要组成部分，为重工业和长途运输等难以脱碳的行业提供了一种可替代路径。可再生能源电解制氢是最可持续的制氢技术，为整合间歇性可再生能源提供了额外的灵活性，并可以作为季节性储能。质子交换膜(PEM)电解水技术具有电流密度高、运行压力高、电解槽体积小、整体性和灵活性好等优势，与波动性较大的风电和光伏有很好的适配性，但目前的主要挑战之一是其成本较高。本文对PEM电解水技术的成本组成及应用现状进行了总结，并详细分析了PEM电解槽中的关键材料、制备工艺及组件制造的研究进展。研究认为，通过新型的结构设计、制备策略和制造技术，可以提升贵金属催化剂的活性和利用率，减少膜厚度以降低欧姆极化，降低双极板的原料和加工成本，改善电解槽的结构设计和组装。最后提出了未来PEM电解水技术的研发方向和目标，通过材料性能的技术创新、组件制造工艺的优化、电解槽生产规模的扩大，能显著降低PEM电解水设备的成本，加速PEM制氢的规模化发展。

新能源 2024年05月05日 1 点赞 0 评论 138 浏览

钙钛矿太阳能电池中顶电极的研究进展

摘要：继硅基太阳能电池之后，又迅速崛起了一个有机－无机杂化钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells,PSCs），目前它认证的最高光电转换效率（Photoelectric conversion eddiciency,PCE）已经达到25.5%，被认为是最具有应用前景的新型太阳能电池，其中，顶电极是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分。主要阐述了顶电极材料的研究进展，综述了金属电极和碳电极的界面调控和改性处理，提出了金属电极和碳电极材料的优势与挑战，并对顶电极在低制造成本和长期稳定性的应用方向进行了展望。

新能源 2024年05月06日 1 点赞 0 评论 278 浏览

能源存储与转化用微纳超结构碳：现状与建议

摘要:碳材料作为电极材料或关键组分在诸多能源存储与转化器件中发挥着不可或缺的作用。然而，传统碳材料存在的结构单一、富含缺陷和织构无序等问题严重制约了相关器件性能的提升，难以满足新能源和电动汽车产业的快速发展需求。针对上述问题，文章提出了微纳超结构碳的概念和设计思想，采用结构纳米化、复合化、有序化设计和功能导向组装，构建碳材料跨越“纳−微−宏”的多层次孔道、多尺度网络、多组分界面，获得具有“精准定制、层次有序、厚密联通、多相耦合”基本特征的微纳超结构碳。同时，文章全面综述了微纳超结构碳材料在能源存储与转换器件中应用的国内外最新研究进展，涵盖了锂/钠离子电池、超级电容器、固态电池、水系电池以及氢能转换技术等关键领域，并对未来储能用碳材料的发展方向和应用模式作出展望。

新能源 2025年02月21日 1 点赞 0 评论 207 浏览