熔融盐辅助生物质热化学高值化转化研究进展

摘要: 随着“双碳”目标下新能源的迅猛发展,熔融盐辅助生物质高值化转化受到了广泛关注。鉴于此,综述了熔融盐在辅助生物质高值化转化领域的研究进展,讨论了面向不同产物制备场景下熔融盐的关键作用及机理,并总结概述了熔融盐热化学技术面临的挑战和亟需开展的研究方向,具体结果如下:熔融盐中丰富的金属阳离子能够催化化学键的断裂和形成,实现生物油中高值化学品的定向富集;灵活的熔融盐种类和组成可促进气化反应,提高合成气产量,还为比例可调控的合成气产出提供了良好的反应环境;此外,熔融盐刻蚀作用以及与炭基质的氧化还原反应改善了炭材料的孔隙率等理化特性,且熔融盐介质中热-电协同的新工艺可进一步提高生物炭材料的附加值。

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。

磷酸铁锂的高性能化研究进展

摘要:工业革命以来,科技的迅速发展不断丰富着人类的物质生活,与此同时化石能源(石油、煤炭、天然气等)大量消耗,二氧化碳排放逐年增加,全球变暖趋势加剧。燃油汽车是石油消耗的主力军。为落实“双碳”战略目标,新能源汽车发展迅猛。作为新能源汽车的动力来源,动力电池备受关注。开发价格低廉、资源丰富、安全性优异的动力电池是发展新能源汽车的重中之重。目前磷酸铁锂(LiFePO4)和三元正极材料广泛用作混合动力汽车(Hybrid ElectricalVehicle, HEV)和电动汽车(Electrical Vehicle,EV)锂离子电池中。前几年,受国家 补贴政策影响,由于能量密度比三元正极材料低,LiFePO4 正极材料的出货量几乎停止增长,而三元正极材料一路高歌猛进,占据了新能源汽车的主要市场。随着补贴政策的退出,具有橄榄石结构的LiFePO4 因其具有成本低、安全性高、环境友好等诸多优点又重新获得青睐。同时,由于刀片电池等结构设计上的技术进步,LiFePO4电池的能量密度大幅提高。2021年LiFePO4 正极材料的出货量超过三元正极材料,达到47万吨。然而,LiFePO4 较低的电子电导率(

钠离子电池储能技术及经济性分析

摘要:储能技术是构建能源互联网的关键支撑技术,是保障电网稳定运行、优化能量传输、消纳清洁能源、改善电能质量等的重要手段。电化学储能具备地理位置限制小、建设周期短等优势,是主流储能方式之一。目前,在电化学储能中发展最为成熟的是锂离子电池技术,但随着电动汽车普及和大规模储能应用,锂离子电池或将面临锂资源紧缺的问题。钠离子电池由于资源丰富、成本低廉、能量转换效率高、循环寿命长、维护费用低等优势,已成为目前储能技术的研究热点。本文对钠离子电池储能技术的可行性和经济性进行了分析,与当前主流储能技术进行了对比,从度电成本这一经济性角度分析了钠离子电池在大规模储能领域的优势,简要介绍了钠离子电池的应用场景及1 MW·h钠离子电池储能示范案例,并在此基础上给出了钠离子电池应用于储能电站的一些思考和建议。

光热协同催化及其相关动力学

摘要:【目的】研究光热催化过程中光催化的高选择性和热效应的驱动力结合,发挥协同作用,以提高反应速率和选择性。【研究现状】综述光热催化发展的重要事件以及光热催化技术的广泛应用;概括半导体催化和等离子基元金属催化的基本原理以及光诱导的热效应、光引发的热电子、光热催化遵循光反应的光热催化体系的复杂性和多样性;总结揭示反应路径、评估光效应、动力学同位素效应等相关动力学研究对探索光热催化机制的重要性。【结论与展望】提出光热催化的实际情况和作用机制具有复杂性和多样性,认为正确认识光催化和热催化在光热协同过程中的贡献和反应路径对光热催化的发展十分重要。

钠离子电池低温电解质的研究进展与挑战

摘要:钠离子电池因资源丰富、成本低廉、安全性高及环境友好等优势,在低速电动汽车、大型储能系统等领域备受关注。电解质作为电池的重要组成部分之一,承担着在正负极间传输离子的作用,对电池的循环寿命、倍率、安全性及自放电等性能具有重要影响。然而,在低温环境下,由于离子电导率下降、电解质与正负极兼容性变差、去溶剂化能升高、电极/电解质界面性质变差等问题,使得钠离子电池难以发挥理想的性能。本文总结了近年来对低温电解质的钠离子溶剂化结构及电极/电解质界面的新认识,并对基于氢键网络破坏、弱溶剂化、快速反应动力学及阴离子干预的低温电解质设计策略进行了系统分析。最后,提出深入理解电解质的钠离子溶剂化结构、电极/ 电解质界面性质与电解质低温性能之间的关系是未来从电解质角度提升钠离子电池低温性能的关键。

聚合物先驱体陶瓷在先进储能领域的应用研究进展

摘要:大规模应用可再生能源是实现“双碳”目标的必要条件,合理存储与分配这些能源是构建高效能源体系的关键。聚合物先驱体陶瓷(polymer-derived ceramics, PDCs) 因具有独特的合成路径和微观结构、成分结构可调性强、热稳定性和化学稳定性好等特点,在二次电池和超级电容器等先进储能领域具有广泛的应用前景。本文总结了聚合物先驱体陶瓷在先进储能领域的应用现状,从聚合物先驱体陶瓷的发展历史、制备方法、微观结构以及结构-性能关联等出发,综述了其在锂离子电池、钠/钾离子电池、镁离子电池、锂-硫/硒电池、锌-空气电池和超级电容器等方面国内外的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。

电动汽车退役动力电池中LiFePO4材料再生利用研究进展

摘要:随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,新型环保的储能器件迎来了极大的发展前景。特别是,锂离子电池(LiB)凭借其能量密度高、使用寿命长等诸多优势在众多储能器件中脱颖而出。磷酸铁锂(LiFePO4)材料由于具有热稳定性好、循环次数高、服役时间长、无记忆效应等优势迅速成为电动汽车动力电池正极材料的主流。随着大规模 LiFePO4型电池退役浪潮的到来,如何处置和利用这些废旧电池已成为国内外亟需解决的热点问题。以 LiFePO4型电池的失效机理为基准,从宏观和微观两个角度分析了废 LiFePO4材料再生前后的变化,并从补偿锂和构建还原环境两个维度对废 LiFePO4材料直接再生技术的相关研究进展进行了综述,明确提出废 LiFePO4正极材料更适合走直接再生的回收路径,以期实现废 LiFePO4材料的科学回收。

钠离子电池硬碳负极材料研究进展

摘要:随着高性能电极材料的开发和储钠机理的研究,钠离子电池的电化学性能得到极大的提升。硬碳作为公认的最成熟和最具商业化潜质的负极材料,仍面临着首次库仑效率低、倍率性能较差等问题。同时,科研人员投入巨大精力深入研究硬碳储钠机理,探索提高性能和降低成本的合成方法。但对于储钠机理仍存在分歧,尤其对低压平台区的储钠机制有较大争议。本工作通过对近期文献的综合分析,基于硬碳材料的嵌入、吸附及纳米孔填充三种不同储钠过程,着重介绍了“嵌入-吸附”“吸附-嵌入”和其他多种形式的复合储钠机理。随后,在深入了解硬碳材料储钠机理的基础上,分析了比表面积、孔隙、缺陷、层间距和官能团等对硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。同时介绍了结构优化和涂覆涂层方法表面改性对改善硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。为了促进硬碳的实际应用,阐述了电解质优化对ICE 膜性能改善及倍率性能的影响。综合分析表明,硬碳材料改性及电解液优化,有望同时实现高倍率性能、高首次库仑效率和循环稳定性。

锂电池回收技术的专利导航分析

摘要:随着锂电池在各个领域的广泛应用,锂电池回收技术的研究和应用已经成为未来锂电池行业的重要发展方向。基于Innojoy专利数据库检索到的2345项专利文献,展开了对国内锂电池回收领域的专利导航分析。研究分析了该领域专利申请的总体趋势、技术分布和创新主体。同时,通过人工标引的方法,对主流湿法回收技术的技术构成、技术动向以及技术功效进行了深入分析。全面探讨了国内锂电池回收技术的专利布局现状、竞争前沿和未来发展趋势,并提出了相关的研发创新和专利运用的导航建议,旨在为相关领域的技术创新和专利战略提供指导。