摘要：重点分析了固态储氢、有机液态储氢、甲醇储氢和氨储氢等多种新型储运氢技术特点、发展现状、经济成本及关键技术瓶颈，探讨了其未来发展方向，并横向对比了不同氢储运技术的经济性水平与应用前景。当前，固态储氢技术已在部分领域实现示范应用，但其大规模产业化仍面临高成本和高能耗等挑战。有机液态储氢技术虽然操作便捷，但受限于脱氢温度高、释氢速率低及对贵金属催化剂的依赖。绿色甲醇和绿氨储氢技术在能耗、安全性和经济性方面仍存在一定制约。不同储运技术各具优势与局限，需要综合考虑氢储运量、运输距离、安全性、碳排放及具体应用场景，以确定最优的技术路径和应用方案。

摘要：相变材料(phase change material, PCM)有望解决热能储存和热管理等方面的问题. 然而, 随着瞬态熔体前沿远离热源, 其能量密度和功率密度逐渐降低. 在太阳能直接热利用过程中, 传统充热的完成完全依赖于PCM本身的热扩散过程, 低热导限制了PCM的充热速率. 本文提出了基于可逆热致变色特性的动态相变材料(dynamicphase change material, Dyn PCM), 可以自动控制光热界面位移紧跟熔体前沿, 使相变材料在光热转换中的充热速率不受材料自身热导率限制. Dyn PCM由热致变色剂和主体PCM两部分组成, 热致变色剂以2-苯氨基-3-甲基-6-二丁氨基荧烷作为供电子体, 2,2-双(4-羟苯基)丙烷作为受电子体及4-苄氧基苯基乙基葵酸酯作为溶剂成功实现无色-黑色的变换. 主体PCM以石蜡为例, 其中含83.3 wt.%石蜡含量的Dyn PCM5潜热为154.38 kJ/kg, 仅比石蜡降低6.6%, 其透明态表现出与石蜡接近的透射率为91.2%. 对比表明, Dyn PCM5的充热速率比石蜡提升了260%.经80次循环后, Dyn PCM的基团未发生改变, 充放热性能及透射率稳定性优异, 仍具有良好的可逆的变色及充热能力. 因此, 本研究提出的热致变色复合Dyn PCM5是一种有前景的太阳能储热材料, 可进一步运用在太阳能直接吸热过程中.

摘要：低温高压储氢是一种新型储氢技术, 在储氢密度、能耗、成本等方面具有显著优势. 由于同时面对低温、高压工况, 稳定可靠的储氢气瓶成为保障高密度安全储氢的关键. 本文介绍了低温高压储氢气瓶研究现状, 综述了气瓶材料、结构层面的相关研究进展, 包括复合材料改性方法和低温力学性能研究、高低温-高低压循环过程中损伤研究、不同缠绕层结构对性能影响研究、现有绝热方式和支撑结构以及高密度储氢性能研究. 综合当前技术进展发现, 开发新型复合材料、揭示温度-压力交变循环过程材料损伤机理及影响因素、建立缠绕工艺参数优化方法、发展高效绝热技术以及基于多因素协同影响的储氢性能优化是未来的研究重点.

摘要：多孔铜箔作为锂金属电池负极集流体具有出色的导电性、巨大的表面积和良好的经济成本效益。普通二维铜箔在充放电过程中存在锂枝晶的无控生长以及脱落的枝晶变成“死锂”使得容量降低等问题，严重影响了电池的寿命和循环稳定性；而多孔铜箔的三维结构则可以有效缓解锂枝晶生长的问题，其表面和内部的大量孔隙使得容纳活性物质的空间大大增加，孔隙边缘的高曲率使得该区域的电流密度更高，可诱导锂在孔洞内部沉积，有效抑制锂枝晶在表面的生长，而亲锂化改性则能降低锂在金属铜上成核的过电位，有效稳定锂沉积行为。本文介绍了以多孔铜箔为锂金属电池负极集流体的研究现状及对铜箔亲锂化改性的制备方法，分析了多孔铜箔的储锂机制和亲锂化改性的优势，展望了多孔铜箔集流体的应用前景，并指出了当前研究中存在的问题。

摘要：固态锂离子电池能量密度高、安全性强，是突破电池技术瓶颈的关键，受到了学术界和工业界的广泛关注。固态电解质是固态电池的核心，其中聚氧化乙烯(PEO) 基聚合物固态电解质在改善电极界面相容性方面具有优势，是最有潜力的电解质材料之一。本文系统阐述了PEO 与无机填料间的协同作用及其对复合固态电解质的离子传输性和界面相容性的影响机制。首先对PEO 基复合固态电解质做出概述，并探讨离子传输相关机制，然后分别综述了PEO-惰性填料和PEO-活性填料复合固态电解质体系的设计、制备、性能及机制，最后对复合固态聚合物电解质的未来发展和优化设计做出展望。

摘要：近年来，基于ABX3结构的有机无机杂化钙钛矿材料因其具有优良的光电特性和廉价的制作成本得到了全世界的广泛关注，但体系中的有机组分容易受到光、热、湿等外界条件的影响而分解，导致器件的PCE 发生严重的下降，极大地限制了PSCs( Perovskite solar cells，PSCs) 的产业化进程。利用纯无机阳离子完全取代ABX3结构中的A 位有机阳离子制备出全无机钙钛矿材料，因其优异的热稳定性和环境稳定性而得到了快速的发展。现阶段，基于全无机钙钛矿材料的全无机钙钛矿太阳能电池( I-PSCs) 的效率已超过19%，应用前景广阔。本文回顾了近年来全无机钙钛矿材料的研究进展，对不同类型的全无机钙钛矿材料进行了综述和讨论，从成膜工艺、掺杂工程、后处理工程等方面论述了如何提升器件的稳定性。最后，对I-PSCs的大面积制备及其柔性应用进行了介绍，揭示了I-PSCs 面临的挑战，并对该领域进行了展望。

摘要：由于可充电锂金属电池(LMBs)具有较高理论能量密度，在便携式电子设备、电动汽车和智能电网等方面有重要应用。以固态电解质和锂金属负极组装的固态电池(ASSBs)具有高安全性，被认为是可提高电池能量密度和有效解决安全问题的一种有前景的电池技术。然而，LMBs在实际实施过程中仍面临许多挑战，如库仑效率低、循环性能差和界面反应复杂等。深入分析ASSBs 的物理基础和化学科学问题对电池开发具有重要意义。为了证实和补充实验研究机理，理论计算为探索电池材料及其界面的热力学和动力学行为提供了一种强有力的支撑，为设计综合性能更好的电池奠定了理论基础。本工作论述了理论计算方法在电池关键材料计算中的应用和研究意义；综述了硫化物固态电解质中Li10GeP2S12 (LGPS)及银硫锗矿体系的理论和结构设计思路，包括锂离子的输运机理和扩散路径。分析了新型反钙钛矿Li3OCl 和双反钙钛矿Li6OSI2电解质体系的理论设计思路。综述了氧化物固态电解质体系在缺陷调控下锂离子的输运机理。此外，本工作针对新型卤化物电解质体系的理论设计也进行了介绍。介绍了计算材料学在电池材料性能研究中的作用：借助理论手段分析离子传输机制、相稳定性、电压平台、化学和电化学稳定性、界面缓冲层和电极/电解质界面等关键问题；理解原子尺度下的充放电机制，并为电极材料和电解质提供合理的设计策略。总结了固态电解质和ASSBs电极与电解质间界面的理论计算的最新进展。最后，对ASSBs理论计算的不足、挑战和机遇进行了展望。要点：(1) 论述了固态电池材料的理论设计方法，包括电池的容量、离子电导率、相稳定性及电压平台。(2) 综述了几种常用的硫化物固态电解质体系的理论设计方法。(3) 利用理论计算构建界面模型，详细分析了电解质与电极间的界面工程问题。(4) 介绍了目前先进的组装固态电池技术以及制备薄膜电池的工艺流程。

摘要：近年来，钠离子电池凭借钠资源储量丰富、分布广泛、价格低廉、绿色可持续发展、安全稳定、集成效率高、快速充电性能优异、低温性能好等一系列优势被认为是锂离子电池当前最好且最有发展前景的互补品，也是未来发展大规模电化学储能最具前景的系统之一。然而阻碍钠离子电池发展的因素是正极材料体系结构易发生相变、放电比容量不够高、循环性能不够好等问题。目前，钠离子电池正极材料的研究中过渡金属氧化物材料表现出更多样的结构种类、更优的结构稳定性、更高的比容量、良好的充放电循环性能和其他优异的电化学性能。本文针对锰酸钠正极材料微观以及宏观结构的研究进展进行归纳总结，着重对不同钠含量的锰酸钠材料通过三种不同位点(钠位、锰位和氧位)掺杂以及包覆的手段进行系统深入的研究，详细展示并论述了不同元素不同位点掺杂以及不同包覆手段所带来的增益效果。在未来的发展过程中，应加强对微观宏观结构的进一步提升，拓展多元素多位点掺杂种类、掺杂比例、搭配类型和包覆材料种类等，提升包覆技术，并不断加强钠离子电池电解液、负极材料等配件的创新与发展。

摘要：纳微米材料在新能源领域发挥着重要的作用，喷雾热解技术被认为是一种具有广阔工业应用前景的纳微米粉体制备技术，其具有工艺流程短、过程连续、生产成本低、反应无污染，所制备的粉末团聚少、粒径分布均匀、比表面积大、化学组分可控以及颗粒的流动性好等优势，被广泛应用在合成复合材料领域。本文对喷雾热解技术在导体与催化剂、多用途材料、太阳能电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料等领域的关键材料制备的研究成果进行了总结，发现多数研究以探究工艺参数对目标材料性能的影响为主，有部分研究重点关注合成具有特定结构的复合材料以及性能优化。目前，实现5 μm 以下小粒径粉体的大规模生产是喷雾热解技术的重点和难点: 气动雾化制备的粉体易实现量产，但产品粒径大，限制了其产业化应用范围; 超声雾化可制备亚微米级粉体( 5μm 以下)，但难以量产。结合文献调研结果，后续研发需从两方面着手，一是在技术研究领域急需加深认识喷雾热解技术机理以及在使用过程中的机理问题，二是在工程应用领域需要对设备、雾化过程进行优化改进，如优化改进雾化喷嘴或者增加促进颗粒减小的方法手段。此外，应积极将喷雾热解技术与其他材料制备技术相结合，进一步探究不同技术相结合的优势，提高材料的性能。

摘要：因钾资源储量丰富，价格低廉，且具有类似于锂的物化特性，钾离子电池（KIBs）的推广应用可解决当前锂离子电池供不应求的问题。比较钠离子而言，钾离子可在商业化石墨负极中可逆嵌脱，这对于钾离子电池的产业化发展具有重大意义。然而钾离子因尺寸较大，嵌脱行为缓慢，引起的体积膨胀剧烈，成为电极材料面临的共性问题。近年来，为寻找具有良好嵌钾能力的材料，多种类型的电极体系被开发出来，其中碳基材料因制备简单、廉价环保、稳定性好的特点，被视为最具储钾前景的关键材料。本文系统概述了几种代表性碳基负极材料（如石墨、石墨烯、硬碳、软碳）在KIBs中的研究现状，阐述了各自存在的优势与不足；重点探讨了碳基材料的储钾机制，分析了由钾离子插层、吸附、填充行为组成的3种储钾机制及对电化学性能的影响，并指出在电极表面发生的离子吸附和填充方式呈现出电容效应，更适合于高性能的可逆储钾。最后，对KIBs的下一步研究方向和应用前景进行展望。