普鲁士蓝类钠离子电池正极材料研究进展

摘要:近年来,随着储能技术的快速发展,钠离子电池因为资源丰富、环境友好、成本低廉,成为电化学储能技术研究热点;而其正极材料是制约钠离子电池应用的关键因素之一。普鲁士蓝类正极材料具有开框架结构,有利于钠离子的快速迁移,这种结构使其具有良好的电化学性能。本文简要介绍了普鲁士蓝类化合物及其复合材料在水体系和有机体系钠离子电池中的研究情况。普鲁士蓝类正极材料由于制备工艺简单,结构稳定,是极有潜力的钠离子储能材料。

钠离子电池生物质基硬碳负极材料的研究进展

摘要:具有成本优势的钠离子电池被认为是锂离子电池的有益补充,而电极材料的性能是决定钠离子电池能否实现大规模应用的关键因素之一。负极材料方面,硬碳材料具有碳源易得、制备方法灵活、结构可调控性高等优点,极具商业化应用潜力。在硬碳材料的众多前驱体中,生物质因来源丰富、成本低廉等而备受青睐。但生物质基硬碳负极材料的孔结构及表面特性对其嵌脱钠性能影响较大。本文从生物质基硬碳负极的性能影响因素出发,总结了生物质衍生硬碳负极的研究进展,并进一步讨论了钠离子电池生物质基硬碳负极商业化过程面临的挑战和其未来研究方向,对钠离子电池硬碳负极材料的发展具有一定的指导意义。

两步热化学制氢循环材料的研究进展

备国家重点实验室;3.上海电机学院材料学院)摘要:两步热化学循环制氢可以将太阳能转化为化学能,是一种备受关注的零碳能源可持续利用方式。以特定的氧化物为介质,通过热还原和分解水构成的两步热化学循环,分别产生氧气和氢气,不需要进行气体分离。金属氧化物作为两步热化学循环制氢的关键材料,直接影响产氢速率。因此,本文系统地综述了铈基氧化物、铁基氧化物和钙钛矿材料用于两步热化学循环制氢工艺的研究进展。钙钛矿材料产氢效率高,且具有良好的循环稳定性。通过表面改性和创新合成方法调控材料产氢率,以及制备高活性和稳定性的复合材料,是未来两步热化学循环制氢的重要发展方向。

锂离子电池用纤维素隔膜应用研究进展

摘要:从天然纤维素隔膜和纤维素复合隔膜两个方面,分别介绍了纤维素应用于电池隔膜的研究进展,并指出未来研究的重点方向是:应用多种改性方式开发高性能复合隔膜,明确改性机理,利用有限元模拟分析优化改性方案。

锂金属负极界面及体相稳定化策略研究进展

摘要:随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展,便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池,但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限,难以满足上述需求。因此亟需发展更高能量密度的电化学体系。锂金属负极具有极高的理论容量(3860mAh·g-1)和最低的氧化还原电势(-3.04V vs SHE),被认为是实现下一代高能量密度电池的理想材料。然而在几十年的发展过程中,锂金属电池较低的循环寿命和安全性问题严重制约了其实用化。本文从锂金属电池的发展历程出发,分析锂金属负极反应活性高、锂枝晶、死锂和体积膨胀等问题及作用机理,并就上述问题分别从界面设计和体相设计方面综述应对策略,包括非原位/原位生成的界面层保护、合金化锂负极以及三维复合锂负极,最后针对实效电池的约束条件、电极串扰及大容量电池的失效机制等实用化锂负极未来发展进行探讨和展望。

海上风电导管架用特厚EH36钢板性能研究

摘 要:世界海上风电行业突飞猛进发展,为降低建设成本,海上风电钢逐步实现热机械轧制交货替代正火交货。本文介绍了首钢京唐中厚板4300 mm宽厚板生产线采用热机械轧制工艺研制出100 mm特厚EH36钢板,对钢板头部和尾部位置进行拉伸、冲击、弯曲及Z向拉伸试验,各项性能完全满足标准GB/T712的要求。

锂离子电池氧化锗基负极材料

摘要:锂离子电池(LIBs)作为关键储能材料,其负极材料的性能优化是提升能量密度和循环稳定性的关键。氧化锗(GeO2)因具有高理论容量(1126 mA·h/g)、低工作电位(0.7 V)及优异的锂离子扩散率(较硅高100倍),成为极具潜力的负极材料。但其应用受限于充放电过程中约230%的体积膨胀、极低本征电导率(10−5S/cm)和初始库仑效率不足等问题。本文综述了GeO2的储锂机制(合金化−转化双反应路径)及其性能优化策略:通过纳米化技术(如纳米颗粒、纳米棒、纳米片)缩短离子扩散路径并缓解体积应变;通过复合化设计(碳基材料、杂原子掺杂碳、石墨烯等)构建导电网络并抑制结构退化。未来的研究需聚焦于理论计算结合原位表征分析锂化/脱离行为和失效机制、优化纳米材料参数、预锂化设计以及开发导电性更强的复合材料。

我国风电轴承发展现状及展望

摘要:风电作为清洁燃料与清洁电力的重要来源,得到了中央和各地方政府的大力政策扶持。我国已经成为全球最大的风电装备制造基地,风电轴承是风电机组的关键组成部分,但在中高端风电轴承领域,主要市场份额仍然被欧美等企业所垄断。本文依据我国风电轴承的国产替代现状,展望了未来风电轴承发展的几个主要趋势:大型化、滑动轴承、独立变桨轴承加速推进,并提出了强化轴承试验台建设等相关建设性意见。

碳质材料在镁基储氢材料中的应用

摘要: 碳质材料因具有诸多优异的物理化学性质,在储氢研究领域受到广泛关注。综述了碳材料(石墨、石墨烯、碳纳米管)在镁基储氢材料中的应用现状与研究进展,讨论碳材料负载不同催化剂(活性金属、金属间化合物、过渡金属等)对镁基储氢材料性能(储氢容量、吸放氢动力学、反应活化能、循环稳定性等)的影响。在研究碳材料的催化机制时发现,碳材料在镁基储氢材料中不仅起到催化、助催化的作用,还能抑制晶粒团聚和生长。将碳材料应用于镁基金属氢化物时, 两者的协同效应能使储氢体系表现出高活性;当碳材料负载催化剂时,还起到良好的分散剂的作用,有利于MgH2表面催化剂均匀分散,使储氢体系表现出高循环稳定性。可为储氢领域高性能材料的构建提供一种新的思路。

高比能高安全的柔性锂电池设计

摘要:目前, 柔性和可穿戴/植入电子设备的快速发展对柔性电源的需求越来越大, 催发了科学界对柔性储能器件的广泛研究. 除优异的机械变形能力外, 柔性电子设备的结构特征及潜在应用领域对柔性储能器件提出了高比能、高安全的要求. 锂电池自放电率低、能量密度高、循环寿命长, 被认为是电子设备的理想能源, 正主导着柔性储能器件的发展方向. 如何同时获得锂电池的高柔性、高安全性和高能量密度是目前在柔性电子领域面临的主要挑战之一. 基于以上问题, 本文对未来高比能、高安全的柔性锂电池的发展进行了详细论述. 首先, 通过代表性实例介绍了柔性电子设备/柔性锂电池的常见应用场景, 凸显出对电池高比能和高安全的要求. 然后, 分别从材料选择角度, 包括集流体、电解质和电极活性材料等, 及结构设计角度, 包括折纸/剪纸结构、仿生结构、三相渗流结构等, 论证了如何有效提高电池的柔性、安全性和能量密度. 最后, 进一步讨论了柔性锂电池研究与发展面临的挑战和未来的发展机遇.