高电压钴酸锂正极材料研究进展

摘要：钴酸锂( LiCoO2)因具有较高比容量、高放电平台及压实密度等优点，是目前用于3C等消费类电池的主要正极活性材料。随着电子产品的轻量化、微型化发展，人们对钴酸锂体系锂离子电池能量密度和循环性能的要求逐渐提高，如何有效提升能量密度是当前亟需解决的问题。提升能量密度的方法主要有开发高比容量活性材料、提升材料的压实密度和提高工作电压。其中，提高工作电压是现阶段最有效的方式。在高充电截止电压(＞4.4V)下，钴酸锂脱锂量增加，更多活性Li+参与脱嵌过程，使得材料的实际克容量得到显著提升。同时，高工作电压会造成材料的结构发生不可逆相转变、界面副反应增多等问题，导致材料性能降低，电池容量衰减。针对这些问题，近些年研究者对高电压钴酸锂做了大量改性研究，解决方法主要集中在体相掺杂和表面包覆。体相掺杂能提高材料的结构稳定性，延缓层状结构坍塌。表面包覆对缓解界面副反应有显著的作用。通过改性来实现相转变及界面副反应的有效控制对推动高电压钴酸锂的商业化发展具有重要意义。本文主要以高电压钴酸锂材料作为切入点，总结了钴酸锂的结构组成、制备方法以及高工作电压下性能衰减原因，重点讨论了高电压钴酸锂的体相掺杂和包覆改性的研究进展，深入分析了改性对材料结构及电化学性能的影响，最后对高电压钴酸锂正极材料的发展趋势进行展望。

新能源 2024年05月28日 1 点赞 0 评论 465 浏览

锂离子电池用硅基负极硅源材料及其制备研究进展

摘要：近年来，新能源汽车的飞速发展对电池的性能提出了更高要求，而传统石墨类负极材料的比容量较低，难以满足发展的需求。硅具有极高的理论比容量，作为负极材料能有效提高电池性能，具有巨大的发展潜力，而制备硅基负极的硅源材料、硅颗粒的形貌尺寸及其加工制备工艺对硅基负极性能有着重要影响。本文综述了硅基负极材料的最新研究进展，重点关注硅源材料的选择、硅纳米化工艺、硅基负极材料的制备等，提出了不同硅源和对应制备工艺在硅基负极材料制备过程中存在的问题和挑战，为锂离子硅基负极的发展提供重要的参考。

新能源 2025年07月03日 1 点赞 0 评论 305 浏览

基于氧变价的钠电池正极材料的机理研究进展

摘要：钠电池作为一种新兴的二次电池技术, 近年来在电化学储能器件市场中迅速崭露头角. 其独特的成本优势和丰富的资源储备, 使其在大规模应用中展现出巨大的潜力. 在众多钠电池正极材料中, 层状过渡金属氧化物被认为是最具应用前景的选择之一, 但在实际应用中仍面临着诸多挑战, 其瓶颈是复杂的相变过程及其有限的能量密度. 在锂电池研究领域, 富锂锰基正极材料的开发提供了宝贵的经验, 特别是通过晶格氧参与的氧化还原反应进行电荷补偿, 能显著提升电极的容量和放电电压, 这也为发展高能量密度的钠电池提供了新的思路和机会. 与锂离子相比, 钠离子的半径较大, 使钠基层状氧化物在结构和元素组成上更加多样, 氧变价的触发机制不再仅限于锂元素,而是可以通过镁、锌等更具经济效益的元素来实现, 在成本控制和性能提升方面提供了更多可能性. 晶格氧的氧化还原反应机制虽然带来了能量密度的优势, 但也引发了一些潜在问题, 包括不可逆的晶格失氧、复杂的结构变化等, 导致容量损失、电压衰减以及电压滞后, 影响电池的能量储存和转化效率. 本文旨在系统总结从富锂锰基材料到钠基层状氧化物的氧变价机理的研究进展, 重点讨论这类正极材料在实际应用过程中所面临的关键问题和挑战. 通过对现有研究的分析和对比, 本文旨在为未来钠电池正极材料的发展方向提供参考, 并为提升其能量密度和循环稳定性提出可能的解决方案.

新能源 2025年12月05日 1 点赞 0 评论 120 浏览

三维打印技术在电化学储能器件中的应用研究进展

摘要：三维打印作为一种新型的加工工艺,其独有的复杂形状定制、快速成型的特点使得其正成为电化学储能器件设计与制造领域的研究热点。目前,基于多种三维打印工艺,已经可以初步实现储能器件电极、电解质的打印构筑,且所打印器件在微型化与集成应用等方面均表现出传统工艺难以实现的独特优势。然而,可打印材料的匮乏是目前阻碍三维打印电化学储能器件进一步发展的关键问题。现有的商用可打印材料多为结构材料,其较低的电导率与电化学活性难以满足电化学储能器件的实际应用需求。因此,近年来,研究者们从三维打印的工艺原理出发,通过合理的墨水设计,直接或间接地实现了多种电化学储能器件的打印构筑,所打印器件也表现出较为优异的电化学性能。在此基础上,利用三维打印在复杂结构快速成型方面的优势,研究者们可以根据产品需求,通过结构设计与优化,实现电极、电解质等部件在电化学活性以及力学性能方面的提升,获得具备柔性化、微型化等特征的高性能储能器件。本文全面综述了三维打印技术在储能器件领域的应用研究进展。首先,总结了各类三维打印技术的基本原理以及基于三维打印的电极、电解质设计与构筑的研究现状;其次,讨论了三维打印储能器件在可穿戴设备以及微型电子器件集成等方面的应用案例;最后,结合实际应用需求,分析了三维打印储能器件制备过程中存在的问题及研究方向,以期为三维打印在电化学储能器件领域的应用提供参考。

新能源 2024年05月28日 0 点赞 0 评论 204 浏览

锂离子电池温度状态: 定义、检测与估计

摘要：锂离子电池作为新型储能技术的重要载体, 其全生命周期的安全性和可靠性备受关注. 作为复杂的温度敏感型电化学系统, 随着能量密度上升和应用场合的拓展, 热效应引起的温度变化极大地影响锂离子电池性能. 相较于荷电状态、健康状态等, 电池温度状态能够直观地反映其内部工作状况和外部环境条件, 是未来智能电池管理系统中必不可少的物理量之一. 本文首先归纳了电池的4种温度表征指标: 表面温度、核心温度、体均温度及温度分布, 与此同时, 在模组层面讨论了温度极值和温度差值的适用性; 随后, 从温度检测和温度估计两方面对现有方法进行分类, 并系统阐述了各种温度检测估计方法的原理、优势以及局限性; 最后, 讨论了电池温度状态领域面临的挑战, 并提出了未来的发展方向.

新能源 2025年06月11日 1 点赞 0 评论 288 浏览

Na-B-H体系固体电解质的研究现状

摘要：钠离子电池具有成本低和能量密度高的优势，被认为是下一代大规模储能器件的候选之一。使用固体电解质替代液体电解质组装为全固态钠电池可以进一步提升能量密度和安全性。Na-B-H体系是一类非常有实用前景的固体电解质， 具有优异的综合电化学性能。其中，NaBH4本身的钠离子电导率较低，其钠离子电导率的提升主要通过NH2−和I−等阴离子的掺杂来实现；Na2B12H12 的钠离子电导率较NaBH4 更高，且其衍生物如Na2B10H10，NaCB9H10 和NaCB11H12 都具有良好的钠离子传输性能，特别是其混合离子化合物更是在室温下达到了1×10−3 S·cm−1 的钠离子电导率，与液态电解质相当。同时，Na-B-H体系固体电解质也具有较优的热稳定性和电化学稳定性。Na-B-H体系固体电解质可以匹配如NaCrO2，Na3（VOPO4）2F正极以及Na，Na-Sn合金和硬碳负极，组装的全固态电池展现出优异的充放电性能。Na-B-H体系固体电解质的发展方向是进一步提升电化学和机械稳定性，并在全固态钠电池实用化关键指标上尝试突破。

新能源 2025年11月18日 1 点赞 0 评论 166 浏览

磷酸铁锂正极材料改性研究进展

摘要：锂离子二次电池(LIBs)是当今新能源领域的主流储能器件。磷酸铁锂(LiFePO4)凭借高能量密度、低成本、稳定的充放电平台、环境友好、安全性高等优势，成为应用最为广泛的锂离子电池正极材料之一。如何提高其输出功率以及低温下的能量密度和使用寿命，是磷酸铁锂正极材料面临的主要挑战。本文通过对近期相关文献的探讨，归纳总结了近年来针对磷酸铁锂正极材料的主流改性策略。详细分析了元素掺杂提高材料电化学性能的内在机理，梳理了不同包覆剂对磷酸铁锂的保护机制，这两种手段可有效提高磷酸铁锂正极材料的电子电导率和离子扩散速率，实现材料更高的能量密度、更长的循环寿命和更高的倍率性能。此外也总结了磷酸铁锂常见补锂添加剂的特性及其对正极首圈库仑效率和放电比容量的改善行为。综合分析表明，多种元素共掺杂，先进碳材料包覆和高容量补锂材料的添加有望成为提升磷酸铁锂电化学性能的重要策略。最后，对磷酸铁锂正极未来在商业化生产改良和开发柔性电极等方向的发展前景和面临的挑战进行了展望。

新能源 2024年05月05日 1 点赞 0 评论 214 浏览

锂离子在固态聚合物电解质中传输机制

摘要：【目的】为了设计新型高性能固态聚合物电解质（solid polymer electrolytes，SPEs），深入探讨锂离子在SPEs中的传输机制是核心科学问题，可以在根本上实现高性能SPEs 的理性设计。【研究现状】分析阿伦尼乌斯模型、 Vogel-Tammann-Fulcher（VTF）模型和William-Landel-Ferry（WLF）模型等经典离子传输理论模型的特征及其适用范围； 重点阐述近年来利用先进光谱技术（如红外光谱、 太赫兹光谱等）在实时观测锂离子传输过程中配位环境动态变化方面取得的实验进展；综述分子动力学（molecular dynamics，MD）模拟中的经典分子动力学模拟、 粗粒化分子动力学模拟、 从头计算分子动力学及机器学习分子动力学模拟在该领域的研究现状与发展趋势。【结论与展望】认为先进模拟技术与实验光谱技术协同发展，在解决复杂界面问题等挑战性课题中将发挥越来越重要的作用，为理性设计SPEs提供坚实依据；经典MD模拟具有在计算效率与精度间的良好平衡，仍是当前研究锂离子传输机制的主要手段。

新能源 2026年04月28日 1 点赞 0 评论 41 浏览

耐候钢用于光伏支架的耐腐蚀优势

摘要：金属腐蚀给光伏支架带来了巨大的经济损失及安全隐患，在不断的研究过程中，针对钢材防腐，提出了各种各样的防腐方法：保护层法、电化学保护法、外加电流保护、用电镀、热镀、喷镀等；但是这些方法不仅工艺比较繁琐，而且增加生产成本，容易造成环境污染，破坏生态环境。在市场需求及国家政策的推动下，耐候钢成为了首要选择。耐候耐蚀钢，在冶炼工艺中加入Cu、P、Cr、Ni、Mn 等几十种稀有元素，使钢体表面在大气环境下逐渐形成非常致密超薄、牢固的氧化层（钝化层），隔绝了氧气和水分子与钢材内部元素化学反应造成的进一步腐蚀，自身具有很好的耐大气腐蚀能力。大大降低了生产成本以及后期维护成本。

新能源 2024年05月06日 1 点赞 0 评论 235 浏览

卤化物固态电解质研究进展与展望

摘要：全固态锂金属电池具有安全性能好、能量密度高等优势，被认为是下一代高性能高安全储能电池技术的发展方向。开发先进的固态电解质是实现全固态锂电池发展的关键，卤化物固态电解质具有高室温离子电导率、宽电化学窗口及良好的正极界面稳定性等优势，受到了相关学者的广泛关注。概述了卤化物固态电解质的分类、制备方法及离子传输机制，较为深入地阐述了其湿度稳定性及界面稳定性问题，归纳了目前所采用的解决策略及在全固态锂金属电池中实际的应用，并提出了卤化物固态电解质现阶段面临的挑战和未来发展方向，这将有助于推动卤化物固态电解质的进一步发展。

新能源 2025年02月27日 1 点赞 0 评论 348 浏览