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锂硫电池回顾与最新发展

锂硫电池回顾与最新发展

摘要：锂硫电池具有比容量高、生产成本低及环境友好等特点，是一种高能量密度的储能系统，在便携式电子设备储能中有巨大的发展潜力与应用前景。然而，锂硫电池在实际应用中仍面临着库仑效率低和寿命短等问题。这主要归因于多硫化物穿梭效应、S8 和Li2S 电导率低和锂枝晶生长不可控。抑制锂枝晶生长和阻止可溶性多硫化物与锂之间的反应不仅能增强锂硫电池的安全性和电化学性能，对高容量锂硫电池也至关重要。本文全面回顾了锂硫电池发展，着重介绍了高硫负载锂电池所取得的进展。通过分析机理了解锂硫电池的运作机制进而制定改进方式，包括对阴极使用分级多孔碳并进行元素掺杂以增加活性物质硫负载率，减少多硫化物的穿梭效应。还介绍了液态和固态电解液系统的发展以及增强阳极稳定性的各种策略。深入了解锂硫电池机理能加强对锂硫电池认知，可以指导高硫负载锂硫电池未来的发展。同时，提高各组件之间协同作用可进一步推动锂硫电池技术从纽扣电池和软包电池到随后的商业化规模应用。
新能源 2024年07月11日
锌电池中钴基正极材料的应用现状与挑战

锌电池中钴基正极材料的应用现状与挑战

摘要：于丰富的矿产资源、超高的理论容量和卓越的安全性，水系锌电池成为下一代储能设备的有力竞争者。作为锌电池理想的正极材料候选者，近年来钴基电极材料因其高输出电压、高理论容量和优异的氧化还原能力（Co2+←→Co3+←→Co4+）而受到越来越多的关注。虽然研究者对应用于锌空气电池的钴基催化剂进行了文献综述，但是主要集中在单一催化方向，缺乏关于钴基电极材料多功能特性的系统总结。本文介绍了钴基正极材料在锌电池中的多功能特性，结合其氧化还原和氧催化两方面能力，从锌钴电池拓展到复合锌钴电池体系。然后，从两种电池体系中的充放电机理出发，详细介绍了当前锌钴电池中钴基材料的优化策略，以及复合锌钴电池中电极／电解液三相界面的设计方案。最后，本文介绍了当前研究的不足，并对未来研究方向进行了展望。
新能源 2024年09月02日
电解海水制氢的挑战、策略与未来

电解海水制氢的挑战、策略与未来

摘要：大规模利用可再生能源电解水制备“绿氢”是实现“双碳”目标, 乃至构建可持续社会的重要保障. 使用海水等低品质水作为原料进行电解制备绿氢引起了广泛的研究兴趣. 但海水成分复杂, 对电解系统的耐久性造成了严重挑战, 阻碍了该技术的实际应用, 甚至引发了对其经济可行性的担忧与争论. 本文概述了电解海水的催化机理, 总结了目前电解海水的主要挑战, 重点回顾了目前析氧反应和阳极替代反应电催化剂及器件设计的最新进展, 最后对电解海水制氢的未来发展前景与趋势进行了预测和展望.
新能源 2025年12月29日
高温太阳光谱选择性吸收涂层的研究进展

高温太阳光谱选择性吸收涂层的研究进展

摘要：光热转换是当前世界范围内最普及和最常见的太阳能利用方式，而同时具有高太阳能吸收率和低红外发射率的太阳光谱选择性吸收涂层可以显著提高光热转换效率。与中低温( 0＜T＜400 ℃) 应用的太阳光谱选择性吸收涂层相比，高温( T≥400 ℃) 太阳光谱选择性吸收涂层表现了巨大的发展潜力和应用前景。然而太阳光谱选择性吸收涂层在高温下的老化和失效问题制约了其在高温领域的应用。因此，迫切需要开发具有出色光谱选择性和高温热稳定性的选择性吸收涂层。本文从太阳光谱选择性吸收涂层的设计机理出发，总结了具有高温热稳定性的吸收涂层的类型和最新研究进展，主要包括双金属陶瓷、过渡金属化合物和高熵合金氮化物多层结构三大类，并分类讨论了其主要的失效机制和热稳定性增强策略。在此基础上探讨了各种耐高温吸收涂层的制备工艺，并综述了加速老化试验与寿命预测。最后指出并展望了高温太阳光谱选择性吸收涂层面临的问题及研究方向。
新能源 2026年02月05日
可编织柔性纤维状水伏纳米发电机

可编织柔性纤维状水伏纳米发电机

摘要：可穿戴设备在医疗健康、物联网和机器人等领域具有广泛需求, 其发展具有小型化、轻量化、柔性化的趋势, 然而便携式、持续稳定的能源供给方式是限制其应用的瓶颈问题. 基于水伏效应的新型环境能源捕获技术为解决可穿戴设备的持续能源供给问题提供了新的机遇. 相关研究表明, 碳纳米材料在对水能的转换与利用中展现了独特的优势. 本文以导电炭黑为水伏材料, 通过简易的浸涂法及材料表面浸润性调控, 制备了水伏效应和原电池反应产能机制协同作用的可编织柔性纤维状水伏纳米发电机. 其在纯水及多种盐溶液中均能实现持续稳定的产电, 突破了目前水伏发电机对于水源中极低离子浓度要求的限制. 值得一提的是, 该水伏纳米发电机可以利用人体汗液直接发电, 有望作为柔性可穿戴设备稳定的能源供给方式, 解决柔性电子器件的持续能源供给问题.
新能源 2024年08月28日
高熵析氧催化材料：机理解析、优化策略与未来挑战

高熵析氧催化材料：机理解析、优化策略与未来挑战

摘要：基于可再生能源的电解水制氢技术作为应对能源危机与环境问题双重挑战的关键路径，其大规模应用受限于阳极析氧反应（OER）缓慢的反应动力学。近年来，具备独特结构和组元可调性的高熵材料，凭借其近乎连续的吸附能可调控维度，在OER催化领域展现出突破传统单/双组元材料性能边界的显著优势。尽管高熵材料在OER催化领域的探索已取得显著进展，仍存在多元体系中组分-结构-性能构效关系复杂性、催化机制模糊性等亟待解决的关键科学问题。本文首先系统梳理了OER反应四电子转移机理，继而全面综述了高熵合金、高熵氧化物、高熵金属有机框架等高熵材料在OER领域的最新研究进展。重点从原子级配位环境、电子结构调控和表面吸附能演化三个维度构建组元-结构-性能之间的关联，深入阐释多金属位点的协同催化机制。最后，从材料设计、缺陷工程、元素调控三个维度提出了OER性能优化策略，并指出高熵析氧催化材料在未来可能面临的问题和机遇。本综述可为高熵析氧催化材料的精准设计、原子级构效关系的解析及催化性能的优化提供借鉴和参考。
新能源 2026年07月28日
镁空气电池阳极材料的研究进展

镁空气电池阳极材料的研究进展

摘要: 镁空气电池由于低成本、高能量密度、高电化学当量等优点,在绿色清洁能源中备受关注。镁空气电池的研究发展仍受到极大阻碍,主要原因在于镁合金在应用过程中存在电池放电电压低、阳极利用效率低、自腐蚀速率大等问题。造成这些问题的原因在于镁合金本身存在的负差数效应、放电产物钝化、合金组织不均匀等。围绕镁空气电池阳极材料,首先对镁合金的阳极反应机理和存在的问题进行了总结,然后分别从合金化、塑性加工工艺、热处理工艺三方面综述了镁合金电化学性能的改善方法,最后展望了镁空气电池阳极材料的未来发展方向。
新能源 2024年06月28日
MXene在钠离子电池负极中的研究进展

MXene在钠离子电池负极中的研究进展

摘要：钠离子电池是近年来热门研究的二次离子电池之一，具有成本低、资源丰富的优点。但钠的原子质量和离子半径较大，导致钠离子电池结构形变，影响其电化学性能。MXene是一种新型的二维层状结构材料，具有高导电性、高可塑性、高耐腐蚀性和大比表面积的特性，在钠离子电池中具有广泛的应用。但MXene作为电极材料时，由于层间的范德华力使得片层易再次堆叠，从而减少了表面活性位点，加长了离子扩散路径，进而影响了钠离子电池的比容量和倍率性能。本文综述了MXene材料在钠离子电池负极中的研究进展，介绍了MXene材料的基本性质和制备方法，详细论述了MXene材料优化改性的方法和储钠机制，总结了MXene在钠离子电池负极实际应用中面临的困难和挑战，并展望了MXene材料进一步发展的方向，希望对MXene材料的实际应用有所启发。
新能源 2025年09月15日
钠离子电池层状氧化物正极材料改性研究进展

钠离子电池层状氧化物正极材料改性研究进展

摘要：由于储量丰富、价格低廉及安全环保等突出优点，钠离子电池(SIBs)被认为是大规模储能应用的主要候选技术之一，而正极材料的开发也决定了钠离子电池的商业化进程和最终性能。钠离子电池层状氧化物正极材料，具有比容量高、构造简单、稳定性好等优势，是最富有前景的钠电正极材料之一。但此类材料目前仍面临电化学过程的不可逆变化、空气中储存不稳定和界面稳定性较差等问题，严重制约着钠离子电池商品化进程的发展。为了解决材料所存在的这些问题，研究人员对其进行改性优化。据此，本工作综述了钠电正极材料层状氧化物离子掺杂、表面包覆、纳米结构设计、P/O 混合相等改性措施所取得的成效，为钠电正极材料层状氧化物改性研究提供了基础，并对层状氧化物的后续发展趋势进行了展望。要点：(1) 层状氧化物型正极材料具有理论容量高、解吸附钠能力优且易于大规模合成等特点，成为商用化钠离子电池极富吸引力的候选主材之一。(2) 针对当前层状氧化物型正极材料突出的多级相变及界面稳定性问题，从多角度综述了当前的改善优化进展。(3) 对未来层状氧化物型正极材料的持续优化方向进行了展望，并提出多种策略协同优化的发展前景。
新能源 2024年05月15日
基于专利角度的中外核反应堆技术研发方向分析

基于专利角度的中外核反应堆技术研发方向分析

摘要：核反应堆是核电站的核心设备，无论是全球范围内还是在中国，有关核反应堆技术的专利申请量，在核能领域各个技术分支中占比都是最大的，是核能领域的热点研发方向，而堆芯是核反应堆技术的研发重点。中国在反应堆堆芯领域已成为全球年专利申请量最多的国家，掌握了三代堆核心技术，技术研发也从基础结构设计向数字化、智能化转变。随着三代堆堆芯技术的积累，中国也开始对四代堆堆芯技术进行积累与布局，但相关技术专利布局的深度和广度尚显不足。对全球主要创新实体核堆芯领域相关专利进行分析，东芝公司在核堆芯领域技术布局范围广泛，涵盖多种堆型，并在堆芯智能化检测和数字化计算方面进行了深入研究；中国广核集团在压水堆堆芯上布局较多，正逐步向四代堆芯技术拓展，并在堆芯智能化、数字化和安全性提升方面取得显著进展；西屋公司在堆芯领域专利布局地域最多， 技术研发主要集中在堆芯的安全性和数字化智能化的提升上。中国应继续巩固三代堆堆芯的技术优势，加大对四代堆芯的技术研发，形成多堆型并举的发展格局；集中力量攻克第四代核能系统中的关键核心技术；进一步深化堆芯智能化、数字化技术应用，加强核能产业链上下游的协同合作，形成完整的产业生态系统。
新能源 2026年07月20日