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：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。

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：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。

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.

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。

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。

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。