能源新技术新兴产业发展动态与2035战略对策
摘要：技术创新深刻影响着全球能源工业的转型发展，发展能源领域新兴产业是立足我国国情现实，满足国家重大战略需求，实现技术创新驱动能源产业发展的需要。本文界定的“能源新技术”不仅涉及可再生能源和核能领域，而且涵盖非常规油气资源开发、传统化石能源的清洁高效转化与利用、能源传输以及终端用能等领域，是具有突破性或颠覆性的能源开发利用技术。
磷酸锰铁锂正极材料的第一性原理研究
摘要：磷酸锰铁锂(LiMn1−xFexPO4, LMFP)具有高能量密度、低成本、高安全等优势，是新一代锂电正极材料。目前LMFP处于产业化前夕，其面临的主要问题包括电子电导率偏低、倍率性能不足以及对高温的敏感性等问题，铁掺杂量(x，摩尔分数)的优化对于改善以上问题至关重要。但是常规实验方法对铁掺杂量的研究受限于实际条件，很难准确调控单因素变量，导致研究结果通常重复性差，无法确定最佳的铁掺杂量。本文从第一性原理出发，通过对原子结构的密度泛函理论DFT计算，得到不同铁掺杂量下LMFP的晶格常数、形成能、脱/嵌锂电位、扩散势垒和能带结构等参数，方法可靠。通过对以上参数的对比分析，确定了最佳铁掺杂量范围。结果表明：最佳铁掺杂量x 取值范围在0.2~0.4 之间，此时LMFP的结构稳定性最好，同时又可以保持较高的能量密度。磷酸铁锂(LiFePO4, LFP)和LMFP不易形成完全固溶体；LFP的扩散势垒最低，为0.506 eV，说明在LFP 中掺杂锰增加了锂离子的扩散难度。同时计算得到的结构参数也为LMFP后续的实验研究提供了有力的微观结构理论依据。
钠离子电池负极材料的储钠机制及性能研究进展
摘要：绿色能源的应用，促使着电化学储能与转换技术的飞速发展。锂离子电池作为储能领域最成功的二次离子电池之一，已被应用于各种电子产品中，但是由于锂资源短缺造成锂离子电池的成本增加，限制了其在大规模储能设备领域的应用。因此，寻找价格低廉、性能优异的二次离子电池是当下的研究热门之一。钠离子电池不仅拥有和锂离子电池相似的工作原理，而且还具有成本低、资源丰度大和可逆容量高的特点，有望成功地代替锂离子电池而应用于商业化生产。本工作主要综述了钠离子电池负极材料的性能研究进展，首先根据钠离子在负极材料存储方式不同，分析归纳了负极材料的插层反应、合金化反应和转换反应三种储钠机制，然后介绍了负极材料的结构修改、元素掺杂和材料复合三种改性方式，随后重点介绍了碳基材料、钛基材料、合金类材料、转换类材料和有机材料等几种关键的钠离子电池负极材料的电化学性能和所面临的问题，最后，以实际生产和工业应用为基础，展望了钠离子电池负极材料的研究方向。要点：(1) 介绍了钠离子电池负极材料的储钠机制。(2) 分析归纳了钠离子电池负极材料的改性方式。(3) 总结了目前常用的钠离子电池负极材料的电化学性能和所面临的问题，并提出解决思路。
氢能运输方式与技术发展现状及挑战
摘要：在能源结构转型及新能源革命的背景下，氢能由于具有清洁高效、来源丰富及用途广泛等优点，得到广泛的重视与发展。作为连接氢能供应端和需求端的核心纽带，氢能运输是氢能规模化及商业化应用的关键环节。构建成熟的氢能运输技术体系并完善相关基础设备设施建设，是氢能产业发展亟须解决的关键核心问题。基于此，文章综述了氢能运输发展的现状，明确了管道运输在氢能运输技术中的突出作用，在此基础上总结提炼了氢能运输发展所面临的关键科学与技术问题，并从材料、工艺、设备、风险评估、标准规范制定及战略发展规划等方面对未来氢能运输的发展提出了相关建议。
废旧锂离子电池正极材料回收技术研究现状
摘要：为了保护环境和节约化石能源，电动汽车正逐步代替传统的内燃机汽车。锂离子电池具有高能量密度、高工作电压、循环性能好、使用温度范围广等特点，近年来被广泛应用于新能源汽车。随着新能源汽车的快速发展，大量动力电池将陆续进入退役期。退役的锂离子电池若处置不当，其电解液、隔膜等有机物会对环境造成严重污染，同时锂离子电池的正极材料中含有大量的的有价金属没有得到充分利用。本文综述了退役锂离子电池正极材料回收处理技术，主要包括电池的预处理、火法冶金和湿法冶金技术，并对比了各种技术的优缺点。在此基础上，展望了未来锂离子电池正极材料回收技术发展方向。
新能源汽车动力电池系统的集成化设计技术
摘要:阐述了新能源汽车动力电池系统的集成化设计技术,通过分析无模组、电池底盘一体化和电池车身一体化等技术展现了它们在空间利用、续航里程、成本控制等方面的优势.其他典型电池技术通过结构创新、热管理优化和快充方案推动了汽车产业的发展.从智能集成、可持续性材料和标准化三个方面展望了动力电池系统集成化技术的发展方向.
新型储能技术发展与展望
摘要:储能技术是构建新型电力系统，实现双碳目标的关键环节。传统的抽水蓄能技术不能完全解决由风光为主的新能源发电不稳定造成的问题，新型储能技术由此应运而生，多元化的储能技术不断发展。本文通过基本原理、发展现状、前沿技术分析和发展展望四个方面，详细总结了锂离子电池、液流电池、钠离子电池、压缩空气储能这几种主流的、未来有巨大发展潜力的新型储能技术。最后，对新型储能技术未来发展趋势进行了分析。
二硫化锡基钠离子电池负极材料研究进展
摘要：随着化石能源的消耗和人们对清洁可再生能源需求的不断增加，开发新型储能材料刻不容缓。钠离子电池因钠资源丰富，在大规模储能方面成为继锂离子电池之后最具前景的二次电池。电池的负极材料对电池的电化学性能有着重要的影响，二硫化锡作为钠离子电池的负极材料具有高理论比容量、易于调控的形貌和优异的循环稳定性等特点，引发研究人员的广泛关注。对二硫化锡的结构以及作为钠离子电池负极材料的钠化机理进行了总结，概括了提高其电化学性能的一些方法，最后对二硫化锡负极材料在钠离子电池中面临的挑战和发展前景进行了总结和展望。
固态锂金属电池复合电解质的研究进展及展望
摘要： 基于固体电解质（SSE）的固态锂金属电池可以同时实现电池的高能量密度和高安全性而成为储能领域的研究热点。固体电解质主要包括聚合物固体电解质和无机固体电解质两大类。聚合物固体电解质柔性好、成本低其易加工，但其室温电导率通常较低；无机固体电解质室温电导率较高，但其制备工艺复杂、 成本较高， 而且其硬度较大导致与电极界面相容性差。发展有机-无机复合固体电解质可以有效综合两者的优势，因此被认为是最有大规模实际应用前景的材料之一。科研工作者提出了多种复合固体电解质结构设计的有效策略，主要包括低维无机填料改性、三维无机填料改性以及电解质多层复合。同时，为了实现高能量密度固态电池的构建，固体电解质超薄结构设计是必然选择。综述了近些年来有机-无机复合固体电解质的研究进展，重点阐述复合固体电解质的结构设计及其电化学性能，并对其未来发展方向进行了展望。
多级中空纳米纤维二次电池电极材料
摘要：多级中空纳米纤维材料具有结构可控、成分可调的优点, 在二次电池电极材料领域应用广泛. 在结构方面:多级中空结构可以有效缓冲电极材料在电化学反应离子嵌/脱过程中的体积变化, 阻止电极材料粉碎、脱落, 增加电解液和电极材料的有效接触面积, 缩短离子/电子传输路径; 在成分方面: 可以实现不同特性材料的合理耦合, 提升电极材料电导率, 加速氧化还原反应动力学. 多级中空纳米纤维结构和成分的协同增强作用在提升二次电池容量、倍率、循环性能方面效果显著. 本文归纳了现阶段制备多级中空结构纳米纤维的几类方法, 包括单针头静电纺丝、多流体静电纺丝和其他合成方法(模板法、水热法、自组装法等). 随后, 总结了不同结构、成分的纤维在二次电池(如锂、钠、钾离子电池, 锂/钠-硫电池, 锂金属-空气电池, 超级电容器等)中的应用进展. 最后, 探讨了多级中空结构纳米纤维材料在电化学储能领域的应用潜力.
