高稳定性相变储能复合材料的制备及其光电转换性能

摘要:文中采用溶液法制备了以聚乙二醇(PEG)为基体、聚乳酸(PLA)和碳纳米管(CNTs)为支撑结构的相变复合材料。通过微观结构发现,CNTs 在PEG相变复合材料中呈类“隔离”结构分布,显著降低了PEG相变复合材料的导电逾渗阈值,从0.46%(PLA/CNTs)降低至0.13%(PEG/PLA/CNTs);且PEG/PLA/CNTs 相变复合材料在100 次的热力学循环测试中能够保持良好的热循环稳定性和化学结构,在160 ℃的高温环境中能够保持良好的形状稳定性,未出现PEG泄露和塌陷现象。在温敏响应行为研究中发现,PEG/PLA/CNTs 相变复合材料实现了PTC效应到NTC效应的转变;随着测试温度的提高,相变复合材料的能量储能平台逐渐变宽,最高可达37.2 min。在光-电-热效应测试中发现,PEG/PLA/CNTs 复合材料在不同的光照强度下均能体现出储能效果和光电转换效率(η),在150 mW/cm2光照强度下复合材料的η 值达到了42.9%,且随着光照强度的增加,复合材料的η 值随之上升。

功能性La@CeO2纳米填料引入PEO聚合物电解质构建高性能全固态锂金属电池

摘要: 用六水合硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)和六水合硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)通过水热合成法反应合成了富含氧空位的La掺杂CeO2(La@CeO2)纳米填料,将所得到的纳米填料引入聚环氧乙烷(PEO)基质中,采用溶液铸法制备了PEO/LiTFSI/x(0.2La@CeO2)(x =0%,5%,10%,15%)复合固态电解质(CSEs)。采用XRD、SEM、EDS、EPR对La@CeO2 纳米填料进行了表征,对CSEs的物理性能进行了DSC、TGA和力学性能测试,并测试了其电化学性能。结果表明,水热合成的La@CeO2 纳米填料表面含有丰富的氧空位,含有10%(质量分数)0.2La@CeO2纳米颗粒填料的复合固态电解质表现出了高的锂离子传输性能、良好的循环性能和倍率性能。与PEO/LiTFSI无填料的电解质相比,在60℃时离子电导率为2.5×10-4S/cm,锂离子迁移数为0.55,电化学稳定性为4.9V,抗拉强度显著提升,复合固态电解质与锂金属具有良好的界面相容性,在0.1mA/cm2 的电流密度下,组装的锂对称电池能够稳定运行1200h。同时,组装的LiFePO4|PEO/LiTFSI/10%(0.2La@CeO2)|Li电池在0.5C下循环280次后放电容量仍保持在145.4mAh/g,容量保持率为91.9%,库仑效率仍保持在97.6%的高水平。为构建下一代固态电池高效柔性PEO基固体聚合物电解质提供了可行策略。

固态电解质中的聚合物复合体系研究进展

摘要:固态聚合物电解质因其质量轻、柔性好,且与电极材料接触良好、界面阻抗小,成为开发新一代高能量密度、高安全性乃至高柔韧性电化学器件的潜在材料,近年来获得了广泛关注。但因其离子电导率低、力学性能差等缺陷也成为限制其进一步商业化的关键问题。通过交联、共混、共聚等手段组成聚合物的复合体系有可能很好地解决这些问题,因此本文首先对聚合物中的离子导电机理进行了简要介绍,旨在从原理的角度阐释上述问题的解决策略;随后综述了近年来多种聚合物基复合电解质在电化学器件中的应用以及改性策略。最后对复合固态聚合物电解质目前面临的基础研究和实际应用问题进行了讨论,给出了解决这些问题的建议,以期为新型聚合物复合固态电解质的设计与制备提供新思路。

锂离子电池三元层状氧化物正极材料的研究进展

摘要: 锂离子电池被认为是实现动力电池规模化应用的最有前途的储能体系之一。但是传统锂离子电池的能量密度、功率密度及安全性等方面还无法满足电动汽车规模化发展的需求。正极材料作为锂离子电池中唯一提供锂离子的材料,其性能好坏直接影响了锂离子电池的性能。因此,开发兼具高能量密度、高功率密度、高安全性且价格低廉的正极材料极为重要。三元层状过渡金属氧化物正极材料因具有理论容量高、造价低、毒性低等优点被认为是下一代锂离子电池最具潜力的正极材料。但是,在高电压下却存在循环不稳定、倍率性能差及存储性能差等问题,制约了其在电动汽车上的广泛应用。元素掺杂和表面包覆等改性策略能有效克服三元材料存在的缺陷,提高三元正极材料的性能,一直是锂离子电池正极材料领域的重要研究方向。本文简述了常见的几种正极材料,着重介绍了三元层状过渡金属氧化物正极材料的优缺点和改性进展。

钠离子电池隧道型氧化物正极材料研究进展

摘要:钠离子电池(SIBs)凭借其资源循环性和成本优势表现出强大的商业化应用前景。钠离子电池正极材料中的隧道型氧化物具有独特的三维隧道结构,使得Na在充放电过程中能够更加灵敏地脱出和嵌人,这种隧道型氧化物具有优异的循环稳定性,可以充分发挥材料的电化学性能,因而得到广泛关注。本文针对钠离子电池隧道型氧化物正极材料的制备方法及应用进行阐述,并对隧道型氧化物正极材料的掺杂和包覆改性进行介绍,总结了隧道型氧化物正极材料的优缺点,并针对隧道型氧化物的不足提出建议,对未来的研发方向做出展望。

新型能源技术对未来装备发展的影响

摘要:近年来,高比能可充电电池、太阳能电池、柔性电源、燃料电池及其他新能源技术飞速发展,甚至呈现出爆发式发展的态势。这些动力与能源技术具有高度的军民两用性和军种通用性,其快速进步将带来装备形态、使用方式、部署模式的改变。主要体现在:高比能电池、小型便携式电源、能量回收技术有望打造能长期独立作战的超级士兵系统;燃料电池技术通用性强,可用于潜艇、战车及各种无人平台;无人干预充电尤其是无线充电技术,将大幅提升作战无人平台的作战半径;太阳能、波浪能、海洋温差能、微生物燃料电池等新能源技术有望实现无人值守传感器的无限续航力。

低成本大规模绿色氢电生产与低成本大容量长时储能

摘要:能源是国民经济的命脉。发展高效低成本大规模绿色氢/电生产技术和低成本长时氢/电储存输运技术,可为巨量CO2减排和足量廉价绿色氢/电供给提供可靠的核心支撑,并为构建新型绿色能源供给体系、保障国家能源安全和实现“双碳”目标提供战略性科技保障。基于该背景,本文分析了当前我国能源供给结构的根本性缺陷和重大需求,阐明了化石能源和可再生能源转化的本质,并指出了能源转化过程中的三个关键科学问题:可再生能源制氢等载能体的高效转化及存储机制、波动性电源直接制氢等载能体的系统集成及优化、含碳能源制氢等载能体与转化利用过程的多目标有机统一。针对关键科学问题,本文综述了能源科学领域近年来通过自然科学和基础科学等多学科交叉所取得的主要进展和成就,探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。

2021年中国储能技术研究进展

摘要:本文对2021年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,总结得出了2021年中国储能技术领域的主要技术进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、铅蓄电池、锂离子电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。研究结果表明,中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均取得了重要进展,中国已经成为世界储能技术基础研究最活跃的国家,也已成为世界储能技术研发和示范的主要核心国家之一。

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。

能源新技术新兴产业发展动态与2035战略对策

摘要:技术创新深刻影响着全球能源工业的转型发展,发展能源领域新兴产业是立足我国国情现实,满足国家重大战略需求,实现技术创新驱动能源产业发展的需要。本文界定的“能源新技术”不仅涉及可再生能源和核能领域,而且涵盖非常规油气资源开发、传统化石能源的清洁高效转化与利用、能源传输以及终端用能等领域,是具有突破性或颠覆性的能源开发利用技术。