电容式钛酸锂电池的设计及制备方法

摘要:为解决现有钛酸锂电池在低温下电池容量衰减和充放电过程中的电池胀气问题,从电池内外部结构和制备工艺流程两方面提出新型钛酸锂电池结构设计.在电池内部模仿电容式结构,融合电容器的物理储能方式和蓄能电池的化学储能方式,提升电池在低温环境下的充放电性能.在制备工艺上采取柱形锂离子电池含浸新技术,提高含浸效率,减少电池内部水分,部分解决电池胀气问题,并进行相关性能测试.结果表明,新型钛酸锂电池容量保持率可在9548次充放电循环下达到92.5%,低温环境下电池容量保持率大于75%,该方法有效提升了钛酸锂电池性能.

纳米线储能材料与器件新进展

摘要:纳米线电极材料在电化学储能领域备受关注, 是纳米与新能源技术的交叉和前沿. 纳米线拥有大的长径比、较高的比表面积、轴向连续电子传输特性与径向电子限域效应. 纳米线用作电极材料时, 由于与电解液的接触面积比较大以及反应离子的脱嵌距离短, 能大幅提升电极材料的电化学活性, 故被广泛应用于功能化储能器件. 本文介绍了纳米线原位表征技术以及纳米线在储能电极材料中的应用(离子电池、高能电池、超级电容器和微纳与柔性储能器件). 对纳米线储能材料与器件的研究与进展进行了概述, 并讨论了在电化学储能材料研究中所存在的挑战. 最后, 对纳米线储能材料与器件的发展趋势进行了展望.

核电站堆内构件用奥氏体不锈钢冷拉棒材的研制

摘要:核电站堆内构件用奥氏体不锈钢对材料的纯净度、晶粒度、耐腐蚀性及力学性能要求极其严格,质量稳定的材料对核电站的安全运行至关重要。通过对316不锈钢设计合理的化学成分(质量分数/%:0.045C、0.06N、17.00Cr、2.50Mo、12.50Ni、1.80Mn);采用三元预熔渣重熔冶炼提升钢液纯净度,低熔速减少冶炼偏析;锻造+轧制联合开坯;依据材料规格控制固溶保温时间;精确控制冷拉变形量2 mm。成功研制出堆内构件用奥氏体不锈钢SA-479 316(N-60-6)冷拉棒材。其非金属夹杂物A、B、C、D类粗系、细系单项均≤1.0级,晶粒度达到5级,晶间腐蚀合格,室温拉伸屈服强度479~545 MPa,350℃高温拉伸强度515~575 MPa,满足堆内构件用冷拉棒材使用要求。

热基锌铝镁镀层材料在光伏支架领域的应用

摘要:锌铝镁镀层钢板产品是在传统热镀纯锌镀层产品的基础上,在镀液中添加适量的Al、Mg以及其他微量合金元素得到的合金镀层产品。因其具有良好的耐腐蚀、耐磨损、切口自愈能力和低摩擦因数等特性,在众多领域具有巨大应用前景。本文从光伏支架中钢材的使用现状出发,对热基锌铝镁材料的发展和应用现状进行综述,分析了热基锌铝镁材料在光伏支架中应用的优势和的可行性,发现热基锌铝镁材料直接采用酸洗后的热轧板为原料,可生产规格更厚的产品,更好地满足光伏行业的需求。

生物炭材料应用于超级电容器的研究进展

摘要:生物炭具有来源广泛、价格低廉、导电性优异、形貌易调控和物理化学性能稳定等优点,被广泛应用于超级电容器领域中。通过调控炭材料的多孔结构与形貌结构、杂原子掺杂、复合高电容量材料以及材料尺度纳米化等,可不断获得超级电容器综合性能优异的生物炭材料。文章首先阐述超级电容器的储能机理及分类,再总结了不同生物质结构、元素特征和各种生物炭表征技术。在此基础上,从炭材料形貌、孔结构、石墨程度、表面官能团、元素掺杂和材料复合角度总结了生物炭材料超级电容器储能性能提升的优化手段。随后,详细介绍了0D、1D、2D、3D 纳米生物炭材料在超级电容器方面的研究进展。为制备高性能超级电容器生物炭电极材料提供了有效的研究参考方向。

太阳能电池多晶硅表面激光制绒技术研究进展

摘要:作为一种绿色可持续的清洁能源,可以转化为热能或电能,是传统能源最重要的替代品。多晶硅太阳能电池由于具有较低的成本而被广泛用于光伏发电领域,降低多晶硅片表面反射率是提升多晶硅太阳能电池效率的重要手段之一。本文分析了硅基太阳能绒面微结构的吸光原理,梳理了各类常见制绒方法。在此基础之上,总结了激光制绒的各类加工方法,概括了不同激光加工方法对多晶硅片表面绒面产生的相应效果,其中,激光复合方法制绒的效果普遍优于单一激光制绒。随后从激光加工工艺的角度,分析了激光加工主要参数对绒面微结构形貌的影响:由于不同波长下多晶硅材料的吸收率不同,各加工效果亦不相同;通过调整脉冲激光加工中的重复频率、扫描速度等参数,可影响制绒面凹坑间距进而改变绒面微结构的密度,通过调整功率、单脉冲能量等因素则影响微结构的烧蚀程度或深度;而入射角度、能量分布及脉宽对制绒亦有明显效果。对比发现,各典型绒面微结构的形貌中,V形纹理比U形纹理更能有效地捕捉吸收光线,而二维复合型陷光微结构比单一型陷光微结构吸光性更好。在此基础之上,论述了化学后处理对提升多晶硅片绒面质量的作用体现,表明化学后处理能改善或消除多晶硅片经激光制绒后形成的熔覆层等相关缺陷,经化学后处理后制成的多晶硅太阳能电池效率显著提高。文章最后对太阳能电池多晶硅表面激光制绒技术进行了总结与展望。

铝离子电池电解质的研究进展

摘要:由于社会的快速发展,人们对二次离子电池的要求日益提高。铝离子电池具有成本低、安全性高、循环性能好等优点,是未来替代锂离子电池的理想储能体系。电解质作为电池系统重要组成之一,起到传输离子、连通电路的作用,对电池性能具有直接影响。因此,设计和制备具有良好综合性能的电解质一直是铝离子电池领域的研究热点。本文对目前铝离子电池的液态电解质、无机固态电解质和聚合物电解质的研究现状进行了总结,从成本、电化学窗口、化学稳定性和离子电导率等方面对它们的性能进行了分析,并对未来铝离子电池电解质的发展方向进行了展望。

锂离子电池用纳米碳材料研究进展

摘要:锂离子电池作为最有前景的储能器件之一,已经在便携式电子设备上广泛应用。然而使用传统电极材料,电池的能量密度和功率密度不够高、耐久性差、成本高,限制了其在电动汽车等方面的大规模应用。纳米碳材料的发展为设计适合锂离子电池的新型储能材料提供了机会。纳米碳材料作为一种新型碳材料具有许多独特的性能,包括独特的形貌结构、高比表面积、低扩散距离、高电导率和离子导电性能、可控的合成和掺杂等优点。因此,纳米碳材料在高可逆容量、高功率密度、长循环稳定性和高安全性锂离子电池中具有较大的应用前景。然而,纳米碳材料普遍存在首次库仑效率低、电压滞后等缺点,且纳米碳材料的电化学性能取决于碳材料的形貌和微观结构。解决这一问题最常用的方法主要有:(1)通过对纳米碳材料的形貌和微结构调控来改善其电化学性能;(2) 通过异质原子掺杂改善纳米碳材料的电化学性能;(3) 将纳米碳与其他储锂材料复合形成复合电极材料。本文主要综述了富勒烯、石墨烯、碳纳米管和多孔碳等四种具有代表性的纳米碳材料在锂离子电池中的最新研究进展,系统归纳了纳米结构和形貌对电化学性能的影响,讨论了纳米碳的合成、电化学储锂性能和电极反应机理。本文还对纳米碳材料未来在锂离子电池应用中需要解决的关键问题进行了总结与展望。

高镍层状正极材料失效机理及其改性研究进展

摘要:在现有的商用正极中,富镍层状正极因其高能量密度、较好的倍率性能和合理的循环性能而被广泛应用。目前,Co的价格远高于Ni和Mn,正极材料的研究正朝着高镍“少钴化”甚至“无钴化”的方向推进。本文主要介绍了近年来高镍层状正极材料的研究进展,旨在为未来高镍正极的设计、开发提供重要线索,并推动其实际应用进程。文中首先介绍了高镍正极材料主要失效机理,包括表面/界面降解、阳离子混合、电极-电解质自发寄生反应、气体析出和晶间/晶内开裂。其次,综述了近些年来对高镍材料进行的体相掺杂、表面包覆、成分调整和形貌工程等方面的改性研究和相关进展。最后,对高镍正极材料未来的研究方向和目前的技术挑战进行了展望。

碳中和愿景下中国二氧化碳管道发展战略

摘要:中国在实现碳中和愿景下,对二氧化碳(CO2)捕集、利用与封存技术(CCUS)有巨大需求,而CO2运输是CCUS产业链的重要环节之一,因此必将依托于长距离的 CO2管道及其配套基础设施建设。由于中国CO2管道建设起步晚、规模小,相关技术与配套政策相对滞后,亟需对未来公共基础设施的CO2管网进行系统规划并开展相关技术攻关。为此,在分析中国CO2碳源和封存空间分布特点的基础上,基于规模化商业发展时序规律,提出了三阶段管道发展路径,并从管输工艺、安全评价、材料与设备、完整性等方面分析了中国CO2管输技术的发展现状,提出了相应的对策和建议。研究结果表明:①随着全球CCUS产业发展提速,CO2管道运输作为CCUS重要环节和基础设施,其建设将增速;②中国CO2排放源和封存空间地理分布不均,东、中部地区碳排放量占总排放量的65.8%,CO2驱油和地质封存是实现大规模CO2管道输送的主要需求。结论认为:①中国CO2管道三阶段发展路径为碳达峰前布局建设百万吨级超临界输送CO2管道示范项目,碳达峰后以盆地为中心构建区域千万吨级CO2管道运输网络架构,碳中和前构建区域间的干线管道,形成输送规模达到10×108t级,总里程约6×104km的国家输碳管网;②应开展CO2陆地、海洋管道全相态输送技术与装备攻关研究,完善国内管道输送技术链并推动管输行业法规体系不断健全,助力示范工程的落地实施。