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碳基负极材料储钾应用及机制研究进展

碳基负极材料储钾应用及机制研究进展

摘要：因钾资源储量丰富，价格低廉，且具有类似于锂的物化特性，钾离子电池（KIBs）的推广应用可解决当前锂离子电池供不应求的问题。比较钠离子而言，钾离子可在商业化石墨负极中可逆嵌脱，这对于钾离子电池的产业化发展具有重大意义。然而钾离子因尺寸较大，嵌脱行为缓慢，引起的体积膨胀剧烈，成为电极材料面临的共性问题。近年来，为寻找具有良好嵌钾能力的材料，多种类型的电极体系被开发出来，其中碳基材料因制备简单、廉价环保、稳定性好的特点，被视为最具储钾前景的关键材料。本文系统概述了几种代表性碳基负极材料（如石墨、石墨烯、硬碳、软碳）在KIBs中的研究现状，阐述了各自存在的优势与不足；重点探讨了碳基材料的储钾机制，分析了由钾离子插层、吸附、填充行为组成的3种储钾机制及对电化学性能的影响，并指出在电极表面发生的离子吸附和填充方式呈现出电容效应，更适合于高性能的可逆储钾。最后，对KIBs的下一步研究方向和应用前景进行展望。
新能源 2024年06月06日
水系锌离子电池电解液的溶剂化结构调控策略

水系锌离子电池电解液的溶剂化结构调控策略

摘要：水系锌离子电池(AZIBs)具有成本低、安全性高和金属锌资源丰富等特点, 近年来受到学术界和工业界的广泛重视. 但是, AZIBs在循环过程中不可避免地存在枝晶生长、析氢反应和腐蚀问题. 作为AZIBs的重要组成部分, 电解液结构的优化对于增强AZIBs的性能至关重要. 本文系统地分析了AZIBs的电解液结构模型, 将电解液结构分为溶剂化结构、氢键网络和电解液/锌阳极界面三部分, 并且主要针对电解液中的溶剂化结构, 从电解液浓度调控、添加剂工程和固态化设计等方面总结了电解液溶剂化结构调控策略. 本文为今后进一步研究和提升AZIBs的综合性能提供了方向性指引.
新能源 2025年08月06日
镁基固态储氢材料研究进展

镁基固态储氢材料研究进展

摘要：镁基储氢材料具有储氢量高、镁资源丰富以及成本低廉等优点，被认为是极具应用前景的一类固态储氢材料。利用镁基储氢材料供氢主要有热分解放氢和水解产氢2种途径。MgH2的热分解放氢焓值高（75 kJ/mol H2），造成其放氢温度较高、动力学差；MgH2的水解过程中，由于常温水解产物Mg（OH）2逐渐包裹在MgH2表面，阻隔了MgH2与水的接触，从而导致水解产氢效率较低。近年来，大量研究工作聚焦于改善MgH2的热解/水解供氢性能及实际应用，已经取得了大量成果。针对目前国内外镁基固态储氢材料的研发，总结了材料/结构改性、反应条件对镁基储氢材料的热解/水解性能的影响，重点阐述了固态镁基储氢材料组成成分-微观结构-储放氢性能之间的关系，并对镁基储氢系统及实际应用场景进行了归纳。未来通过镁基固态储运氢技术的发展，将实现氢气的高安全、高效及大规模储运，助力中国氢能产业的发展。
新能源 2024年05月15日
锂离子电池磷酸锰铁锂正极材料研究进展

锂离子电池磷酸锰铁锂正极材料研究进展

摘要：磷酸锰铁锂兼具LiFePO4结构稳定性好和LiMnPO4工作电压高（4.10V（vs.Li/Li+））的优点， 其能量密度相较于LiFePO4可提升15%-20%，是一种极具产业化应用前景的锂离子电池（LIBs）正极材料。然而，该材料的电化学性能受到了其离子/电子传输能力弱和晶体结构稳定性不足等问题的严重限制，难以满足产业化应用需求。总结了LiMn1-xFexPO4正极材料近年来的研究进展，从晶体结构、储锂机制、制备方法和性能提升策略等方面进行了系统阐述和深入分析。在此基础之上，对LiMn1-xFexPO正极材料的产业化发展路径进行了总结与展望，对LiMn1-xFexPO4正极材料电化学储锂机制、制备方法与性能提升策略的深入分析，可为该材料的基础研究和产业开发提供重要理论指导。
新能源 2024年06月06日
中国海上风电发展现状及对策建议研究

中国海上风电发展现状及对策建议研究

摘要：海洋具有广阔的空间和较为理想的风力条件，相比陆上风电，海上风电能够获取更为稳定和强劲的风能资源，从而提高发电效率和输出功率。在分析中国海上风电发展现状的基础上，结合中国发展海上风电存在海洋资源法律体系不完备、海洋规划体系待深化、海洋综合管理机制不健全、海上风电产业政策支持力度不够等问题，借鉴国外发展海上风电的经验，从完善海洋资源开发利用管理立法、加强海洋空间规划体系保障、健全海洋资源开发利用管理机制、完善海上风电产业链发展政策等方面提出中国发展海上风电的对策建议，可以为中国海上风电产业的未来发展提供参考和借鉴。
新能源 2025年07月28日
氢能与燃料电池关键科学技术:挑战与前景

氢能与燃料电池关键科学技术:挑战与前景

摘要: 氢能是可持续的二次清洁能源，产业链主要包括氢气的制取、储存、运输和应用等环节. 燃料电池是氢能利用的主要方式, 处于产业链的核心地位。以氢能产业链为主线，围绕氢能燃料电池产业化进展，对制氢、储氢、加氢站、氢能燃料电池电堆及关键材料, 以及车用燃料电池系统关键部件的技术特征、产业化进展、发展现状及存在的挑战进行了概述，尤其对中国燃料电池产业链的发展现状进行了重点介绍。为了加速氢能与燃料电池真正意义上的产业化, 还提出了几点需要克服挑战的研发方向。
新能源 2024年05月15日
镁离子电池的工作原理与关键材料

镁离子电池的工作原理与关键材料

摘要:镁离子电池具有原料丰富、成本低廉、环境友好以及高体积比容量等优点,近年来备受广泛研究。然而,充放电过程中缓慢的Mg2+ 扩散动力学性能、镁金属负极表面钝化层的形成以及电解液对空气敏感、腐蚀性强与电压窗口低等问题阻碍了其发展和实际应用。探索合适的电极材料以及与之兼容性好的电解液对镁离子电池的发展至关重要。简述了镁离子电池的工作原理,总结了镁离子电池正极、负极材料以及电解质的研究现状,并探讨了它们存在的问题以及相应的解决策略,旨在推动镁离子电池的进一步发展。
新能源 2024年05月28日
深远海浮式风电技术发展研究

深远海浮式风电技术发展研究

摘要：发展深远海浮式风电技术是推动海上风电开发降本增效、促进能源结构改革、实现“双碳”愿景的有效途径，因而突破深远海浮式风电发展的技术瓶颈、加快构建经济高效的海上风电体系成为我国能源电力领域的重大任务。本文在梳理国内外深远海浮式风电发展现状、分析我国深远海风电发展挑战的基础上，着重剖析了深远海浮式风电技术攻关要素，涵盖风力机气动荷载演变机理、半潜型基础的运动抑制、张力腿型基础共振、跨物理场测试等科学问题，风力机气动建模、一体化耦合分析、结构疲劳分析、运动抑制、系泊疲劳分析、动态电缆设计、锚固基础承载力分析、先进材料开发与测试、基础结构大规模定制、集成与海上安装回接、智慧运维等关键技术，一体化耦合设计分析、实时孪生系统等基础软件能力。进一步阐述了浮式基础型式、浮式风力机总体设计、关键产品自主研发、核心工业软件、高效建造与安装、智能运维等深远海浮式风力机技术发展方向，提出了构建深远海风电技术创新链、组建深远海风电智能建造与安装产业链、拓展深远海风电产业智能运维体系等发展建议，以为我国深远海浮式风电技术发展研究及工程应用提供前瞻构思。
新能源 2025年07月14日
氧化物系锂离子固态电解质研究进展

氧化物系锂离子固态电解质研究进展

摘要：固态锂电池因有望解决化学储能电池的安全隐患、提升能量密度而成为研究热点. 其中固态电解质是固态锂电池的核心材料. 我国在基于氧化物固态电解质的固态电池的研发和产业化上发展迅速, 这对推动我国固态电池行业发展起着不可或缺的作用. 本文对典型氧化物固态电解质包括钠超快离子导体(NASICON)、石榴石(LLZO)型、无机钙钛矿(LLTO)型和LiPON薄膜进行综述, 着重介绍了结晶结构与离子传输机理、提高电导率的方法以及改善电极与电解质界面相容性的措施, 并对它们的优缺点进行了综合对比. 最后, 为未来发展方向提供建议, 以期为氧化物系固态电解质的相关研究提供更加全面的参考.
新能源 2025年12月09日
钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势

钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势

摘要：有机无机杂化钙钛矿材料具有优异的光电特性，在光伏、显示和传感领域均获得了广泛关注。近年来，钙钛矿太阳能电池技术发展迅速，在效率提升和面积放大方面不断取得突破，但钙钛矿材料和器件的稳定性问题一直没能得到根本性的解决，严重制约了钙钛矿光伏器件的实用性能及商业化推广进程。钙钛矿太阳能电池的不稳定性来源于器件中钙钛矿层、电荷传输材料和电极材料的失效，失效原因主要包括光照、水分、温度和氧气等环境因素，因此深入理解各因素对钙钛矿太阳能电池稳定性的作用机理至关重要。此外，与晶硅和其他薄膜电池相比，钙钛矿太阳能电池在材料性能、器件结构等方面都有较大差别。目前晶硅电池和其他薄膜电池的稳定性评价方法和测试手段对钙钛矿太阳能电池不能完全适用，为了使不同机构间钙钛矿太阳能电池稳定性的测试结果可以对比，需要统一稳定性测试标准。本文总结了钙钛矿材料及光伏器件稳定性的影响因素，剖析了光照、水分、温度和氧气等环境因素对钙钛矿器件稳定性的作用机理，并对提升钙钛矿太阳能电池稳定性的方法进行了综述。最后分析了钙钛矿太阳能电池稳定性的评价方法和测试手段，并对钙钛矿太阳能电池的未来发展方向进行了预测，以期为钙钛矿太阳能电池商业化应用提供新思路。
新能源 2024年05月28日