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高能锂硫电池正极催化剂、负极保护材料的分析与展望

高能锂硫电池正极催化剂、负极保护材料的分析与展望

摘要：锂硫电池具有能量密度高、成本低、环境污染少等优势，是过去十年里最引人关注的储能系统之一，被认为是极有前途的新型二次电池。近年来，随着电动汽车的飞速发展，对高性能、长寿命电池的研究提出了极高的要求，锂硫电池的天然优越性能够满足该要求，并且展示了广泛的应用前景。然而由于电池运行过程中仍然存在着电极-电解质界面化学难以控制的问题，如何提高电池的性能和寿命引起了研究人员的广泛关注。随着各种类型高效正、负极材料的提出，锂硫电池的未来具有很好的发展前景。文章综述和讨论了最近的研究成果，从正极异质结构催化剂、单原子催化剂和负极保护材料这3 个方面全面总结了用于高活性锂硫电池的催化剂最新进展。其中：异质结构催化剂不仅可以将两种功能互补或相互增强的材料结合在一起，而且在界面处具有内部电场，可以增强锂电池中多硫化锂转化反应的动力学；单原子催化剂由于其在结构-活性关系和反应机理中的原子级适用性及具有原子精度的结构可调性为解决锂硫电池多硫化锂的穿梭等问题提供新的策略；负极材料不仅可以抑制多硫化锂的穿梭，而且可以稳定金属锂的表面。
新能源 2024年05月05日
柔性钠离子电池研究进展

柔性钠离子电池研究进展

摘要：随着柔性电子产品需求的日益增长，柔性电池得到越来越多的研究和关注。目前，柔性锂离子电池由于高功率密度和高能量密度的特点，在柔性屏、可穿戴设备应用上取得了实质性的进展。然而，锂矿资源储量有限、分布不均的问题限制了电池的可持续发展。在寻求新型电池的道路上，钠离子电池引起了人们的关注。钠在地球中的存储量比锂更多，价格更低，这使得钠离子电池有望满足未来的市场需求。柔性钠离子电池的关键材料包括电极活性材料、电极集流体、电解质和隔膜。电极不仅需要高容量和优异的电导率，还要具有良好的机械柔韧性，保证柔性电池在各种形变(弯曲、拉伸、折叠等)下正常工作。柔性电解质和隔膜在保证电池安全的同时，还要保持与正负极之间具有稳定的界面结合。但这些关键材料不成熟、不完善的问题阻碍了柔性钠离子电池的发展。此外，普通袋式的柔性电池无法满足未来电子设备小型化和可穿戴的要求。创新实用的结构设计和适合大规模生产的制备技术也亟待发展。本文介绍了柔性钠离子电池电极材料(正负极活性材料和导电基底材料)、电解质、电池结构和制备工艺等方面的研究进展，对柔性电池现存的问题(比如成本高、安全性差、制备工艺复杂等)进行了分析探讨，最后展望了柔性钠离子电池未来的发展方向。
新能源 2024年05月14日
钙钛矿材料在环境催化领域的应用现状及进展

钙钛矿材料在环境催化领域的应用现状及进展

摘要: 日益严重的环境问题和有限的资源促使人们积极探索提高污染物处理效率的途径和方法. 多相催化剂在环境污染高效治理中扮演着重要的角色, 因此, 高活性和高稳定性新型多相催化剂的开发成为一项非常有吸引力和具有挑战性的任务. 钙钛矿材料因其高催化活性和稳定的晶体结构成为环境催化领域的研究热点. 我们综述了钙钛矿材料特性、 制备方法、 新型钙钛矿材料发展现状和在环境催化领域的应用现状, 并对其面临的挑战及未来发展方向进行了讨论.
新能源 2024年12月18日
固体氧化物燃料电池双极板材料发展综述

固体氧化物燃料电池双极板材料发展综述

摘要：固体氧化物燃料电池(SOFC)作为第三代燃料电池，以其能量转换效率高、燃料适用范围广、对环境友好、全固态等诸多优势而备受关注。双极板(又称连接体)作为固体氧化物燃料电池的重要组成部分之一，在SOFC电池堆中起到串并联单体电池并隔绝燃料气体与空气的作用，对电池性能及商用成本有很大影响。不同材料的双极板存在不同的性能问题，主要都集中在导电性能、抗氧化性能、化学稳定性及热膨胀系数是否匹配等方面。本文综述了传统陶瓷材料、合金材料、新型陶瓷材料、复合材料双极板的发展历程及最新研究进展，并着重介绍了组分优化设计及表面改性(涂覆活性氧化物涂层、稀土钙钛矿涂层及尖晶石涂层等)两种方式对于合金材料抑制镉元素向外扩散的能力、抗氧化性及导电性的改善。综合分析表明，通过组分优化设计和表面改性弥补合金作为双极板材料的性能缺陷，尝试制备新型陶瓷材料或复合材料等途径，有望获得高性能、低成本的双极板材料，从而实现SOFC的大规模商业化应用。
新能源 2024年05月05日
二维钙钛矿光伏器件

二维钙钛矿光伏器件

摘要：有机-无机杂化卤化物钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells, PSCs) 由于其成本低廉、制备工艺简单、光电转换率高等优点引起了越来越多的关注,在下一代半导体光伏技术中显示出巨大的发展潜力。然而PSCs 器件在商业化生产应用之前,必须解决某些关键问题,例如器件在湿度、光照和过热条件下缺乏稳定性,性能会急剧衰退。层状二维(two-dimensional, 2D)钙钛矿由于其优异的环境稳定性而受到研究人员的广泛关注。通过引入不同种类的疏水性大体积有机铵阳离子可以在钙钛矿体内形成稳定的2D 结构。然而,由于绝缘有机间隔阳离子的存在,使其电荷输运能力受阻并影响光电转换性能。本文根据不同种类2D钙钛矿光伏器件的发展进程,总结了影响2D 钙钛矿结构和性能的关键问题,如晶体垂直取向设计、量子阱调控和有机层间隔阳离子替换工程等。最后对2D PSCs 的未来发展进行展望。
新能源 2024年05月06日
燃料电池金属双极板表面改性技术综述

燃料电池金属双极板表面改性技术综述

摘要：文章从耐腐蚀性、导电性的角度，概述了燃料电池金属双极板的性能要求、表面改性涂层材料和改性加工方式，重点介绍了不同涂层材料表面改性的特点，及对金属双极板性能的影响，为燃料电池双极板的后续发展提供参考。
新能源 2024年11月29日
固态锂电池十年（2011—2021）回顾与展望

固态锂电池十年（2011—2021）回顾与展望

摘要：采用固体电解质取代液态有机电解液的固态锂电池，有望使用更高比容量的正、负极材料，从而实现更高比能量的电池体系，同时可彻底解决电池的安全性问题，符合未来二次电池发展的方向，是电动汽车和规模化储能的理想电源。为了实现兼具高比能量、高安全性、长寿命等特性的固态电池，进而推进全固态锂电池的实用化，2011—2021年间各国的科学家做了大量工作，并取得了许多突破性进展。本文以固态锂电池关键材料为出发点，回顾了2011—2021 年以来固态电池的研究进展，包括锂离子固体电解质材料，电极/电解质界面调控，固态电池技术等方面，总结了现在存在的挑战及解决方案，并对该领域未来可能的发展提出了展望。
新能源 2024年05月05日
超薄无序结构还原氧化石墨烯/锂金属复合箔材的制备及电化学性质

超薄无序结构还原氧化石墨烯/锂金属复合箔材的制备及电化学性质

摘要：超薄锂金属（≤50μm）是下一代高比能锂金属电池负极选择。然而纯锂质软、易脆，机械加工性较差，导致超薄锂箔的制备工艺复杂、成本高昂；此外相比于较厚的锂金属负极，超薄锂金属负极常呈现更差的电化学循环性能。本文提出一种“自下而上”的策略制备10～50μm厚度可控的超薄还原氧化石墨烯/锂金属（rGO/Li）复合箔材，其结构由大量无序随机的rGO片层非平行排列并均匀分散在锂金属内。首先将还原氧化石墨烯（rGO）粉片与熔融锂金属在200 °C 下搅拌复合，获得微米级的还原氧化石墨烯/锂复合粉片，之后将复合粉片作为原材料进一步通过反复辊压制备出结构均匀、超薄的复合箔材，该方法具有一定的规模化潜力。不同于其他所报道的rGO层状薄膜结构，在复合箔材中rGO 片层随机无序分散形成三维网络，有利于实现锂的均匀沉积/剥离。所制50 μm 超薄无序结构rGO/Li复合箔材负极在对称电池中以1mA cm−2、1mAh cm−2条件在醚基电解液中可稳定循环1 600h以上，在与硫化聚丙烯腈（SPAN）正极组配全电池以0.2 C倍率循环220次后比容量高达～675 mAh g−1，优于使用同厚度纯锂负极的电池。
新能源 2024年05月06日
废旧锂离子电池正极材料回收技术研究现状

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 2024年11月19日
碳材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

碳材料在钙钛矿太阳能电池中的应用

摘要：钙钛矿太阳能电池具有材料成本低廉、生产工艺简单、光电转换效率高等优点，发展前景十分光明。碳材料因其价格低廉、高导电性、疏水性和化学稳定性等特点，被应用在钙钛矿太阳能电池的各个组成部分，用于提高电池性能和降低成本。本文根据应用在钙钛矿太阳能电池中的碳材料的维数进行分类，分别介绍了零维的Ｃ６０、碳量子点和石墨烯量子点，一维的碳纳米管，二维的石墨烯及其衍生物、石墨炔和三维的石墨等在钙钛矿太阳能电池中的应用，对于将来实现钙钛矿太阳能电池的低成本商业化和大规模制造具有重要意义。
新能源 2024年05月06日