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。

太阳能器件用超疏水增透膜的研究进展

摘要:由于在解决关键技术问题方面的潜在用途,具有超疏水特性的减反射表面受到了广泛的关注。超疏水表面的微纳米结构结合材料的低表面能,能有效提高材料的抗润湿性能,实现自清洁。这是由于超疏水表面的水接触角大于150°,使得水滴能够包裹基体表面的杂质一同滚落,从而达到自清洁的目的。超疏水表面比疏水表面的要求更加严苛,可以通过两种关键途径来实现:一是直接利用自身低表面能的材料制造粗糙表面,二是首先制造出粗糙表面,再利用低表面能材料对其进行修饰。同时,高透光率是提高光学设备和器件性能的关键,如太阳能板等。因此,设计和实现高透光的自清洁超疏水表面,从而降低表面的反射率有重要意义和研究前景。本综述重点梳理了不同增透超疏水表面材料的发展,特别是玻璃材料,最后对低反射的自清洁超疏水表面材料的未来应用进行了探讨。

废旧锂离子电池预处理及电解液回收技术研究现状

摘要:新能源产业的快速发展带动了锂电池行业的快速增长,锂离子电池作为市场占比最高的动力电池类型,已广泛应用于各个行业,但随着电池性能衰减,在可预见的回收周期内将面临废旧电池回收及处理问题。简述了常见锂离子电池类型及结构,介绍了废旧锂离子电池不同的回收方法。针对目前国内外研究现状,重点阐述了废旧锂离子电池预处理工艺和电解液回收处理技术,总结了预处理工艺和电解液回收处理技术的研究进展,对不同方法适用性及特点进行讨论,并对废旧锂离子电池回收行业前景及发展方向进行展望。

全固态锂硫电池固态电解质研究进展

摘要:全固态锂硫电池利用固态电解质替代有机液态电解液,有望从根源解决液态锂硫电池穿梭效应,同时,可以改善锂硫电池循环稳定性、能量密度和安全性能,实现高比能、高安全、低成本全固态锂硫电池,推动新能源产业发展。然而,将传统液态电解液的固态化,带来了电解质/电极界面物理接触不佳、化学/电化学稳定性差、固态电解质电导率低等系列关键科学问题。针对以上问题,重点围绕近5年内聚合物和硫化物固态电解质在全固态锂硫电池中的最新研究动态及未来发展趋势,综合讨论了固态电解质电导率、电解质/电极界面稳定性等问题对全固态锂硫电池性能的影响及其改性策略,并对全固态锂硫电池的设计进行展望,为高比能、高安全锂硫电池发展提供重要参考。

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。

深远海风电制氢场景下固态储氢系统的应用研究

摘要:深远海风电制氢是开发海洋可再生能源的重要途径,而储氢技术是实现能量转移的关键。针对深远海场景,研究了固态储氢技术的应用可行性。通过构建“海上风电-电解制氢-固态储氢-海运到岸”系统模型,以MgH2 为储氢介质,分析了电解槽配置比例、储氢容量等参数对系统性能的影响。研究表明:电解槽槽风比直接影响系统能效,需在电耗与设备利用率间进行权衡;储氢容量增加可降低弃氢率,但边际效益递减;系统经济性受多因素制约,需综合考虑能效与成本。本研究为深远海风电制氢系统中的储氢技术选型提供了理论依据。

集成光伏转换与储能功能的光超级电容器研究进展

摘要:光超级电容器是一种将光伏转换装置与超级电容器相结合的集能源收集与存储于一体的设备,其双重功能使其在未来柔性可穿戴以及便携式设备上的应用具有巨大潜力。介绍了基于第三代太阳能电池的各类光超级电容器的发展历史和近几年来的相关代表性研究成果。阐述了构建性能更佳的光超级电容器所面临的问题和挑战, 并给出了相应的措施及建议。最后对该领域未来的研究方向和机遇进行了展望。

锂离子电池快充电解液设计策略

摘要:近年来,以石油为主要动力源的交通运输带来了环境污染和化石能源枯竭等负面问题,为了实现交通运输电气化,以锂离子电池为动力的电动汽车成为了焦点。现如今电动汽车技术在续航里程、安全和成本等方面都取得了长足的进步,但由于电动汽车的补能时间远长于内燃机汽车加油时间,因此备受消费者的诉病。为了增加市场渗透率,电动汽车需在5~10min内充满80%的电量,相应于5C以上的充电倍率,这被称为极速快充技术(XFC)。电解液作为正负极之间离子输运的通路,对锂离子电池的快充性能有着举足轻重的影响,优化电解液是实现高能量密度锂离子电池快速充电的重要方法之一。综述了新型快充电解液研究的最新进展,从促进锂离子在电解液中的快速迁移、降低锂离子去溶剂化能垒和设计高性能固体电解质界面的角度进行了评述,并对能提高快速充电能力的电解液进行了总结和展望。

核电压力容器用钢板发展和宝钢的研制现状

摘要:简要介绍了核电技术发展历程,根据核电站安全设计要求和与常规产品性能要求比对论述了核电用金属材料的要求,以AP1000机组为例重点介绍了核电压力容器所需钢板要求和宝钢开发的核安全壳、稳压器、安注箱用碳钢和不锈钢板产品研制现状和工程应用情况。

硼氢化钠水解制氢及其催化剂

摘要: 在能源危机和环境污染的双重压力下,发展氢能等绿色可再生能源已成为满足未来全球能源需求的优先选择。安全、高效的储氢技术是氢能应用的主要瓶颈之一。硼氢化钠( NaBH4) 的理论储氢密度高、生产成本较低,是一种颇具应用前景的固态储氢材料。利用NaBH4水解反应而发展起来的可控制/储氢技术具有典型的“制—储—运”一体化特征,为突破目前传统制/储氢技术难题提供了解决方案,在车载、便携式氢源系统等领域展现出良好的应用前景。然而,NaBH4催化水解制氢存在水解动力学性能差、催化剂成本高、水解产物再生困难等问题。介绍了NaBH4的理化性质及水解制氢的机理,综述了NaBH4水解制氢催化剂、副产物再生回收的研究现状及其水解制氢装置的研制进展,展望了NaBH4水解制氢的发展方向。