中国氢能交通产业的现状、挑战与展望

摘要:综述了中国氢能公路交通、轨道交通、船舶和航空领域的发展现状,辨析了中国氢燃料电池车的综合性能,指出中国氢能汽车面临的挑战主要在于2个方面:一是成本高,包括氢燃料电池车成本高,且氢燃料价格高;二是加氢基础设施不足。分析表明,中国正处于城镇化的中后期阶段,重载交通、拥有固定路线的特种交通等将成为氢能汽车发展的机遇,家庭乘用车将成为未来氢能汽车发展的重要方向。氢能轨道交通将在难以电气化的地域发挥作用,以氢基化合物为动力的船舶和航空器将成为氢能船舶和航空发展的重点,未来氢能交通应完善规划、促进技术融合创新,发展新型氢能交通出行方式,构建完善的政策体系,并利用碳市场机制实现新飞跃。

盐湖原卤提锂研究进展

摘要:近年来随着新能源汽车和储能电池的迅速发展,锂产品的消耗量日益增大,锂资源的开发与利用受到了高度的关注。目前已工业化提锂方法生产周期长、锂综合回收率低,盐湖提锂产量增长缓慢,难以满足我国新能源产业发展需求。从低锂原卤中直接提锂,可实现低品位锂资源高效利用,对于提高我国战略锂资源的供应具有重要意义。本文根据我国卤水资源特点,概述了可适用于低锂浓度、高镁锂比原卤提锂的吸附法、膜分离法、萃取法以及其他方法,分析了不同技术方法的提锂特点及效果,展望了低锂浓度、高镁锂比原卤提锂技术发展趋势。

大容量长时储能技术及其在油气行业的应用前景

摘要:大力发展风光可再生能源清洁电力是加速我国能源结构转型,构建新型电力系统和顺利达成“双碳” 目标的核心举措。我国油气行业拥有大量风光清洁能源丰富的沙漠、戈壁和荒漠等地域资源,而大容量长时储能是平抑清洁电力输出、构建多能互补新格局和建设智慧油气田的关键支撑技术。综述了我国储能行业发展的需求、现状和趋势,介绍了抽水蓄能、压缩空气储能、锂离子电池和铅酸电池等几种典型的储能技术,对比了其各自的优点、发展瓶颈和应用现状。重点阐述了全钒、铁铬和锌溴液流电池储能技术在光储一体化建设中的优势,着重分析了我国油气行业对储能的需求和产业布局,以及大容量长时储能技术在油气行业清洁替代和绿色转型过程中的应用前景。

高能量密度无负极锂金属电池研究进展

摘要:随着便携式电子设备和电动汽车的发展,传统锂离子电池能量密度接近理论极限,对于具有高能量密度的锂金属电池研究再度受到关注。然而,锂的高反应活性导致使用过量锂时安全风险增加且能量密度降低,无负极锂金属电池(anode-free lithium metal batteries,AF-LMBs)应运而生,其具有高能量密度和最低氧化还原电位,但循环寿命差,活性材料有限且界面反应复杂。提高AF-LMBs 的循环稳定性是实现高能量密度储能系统应用的关键。本文综述了AF-LMBs的发展历程,并从锂枝晶、电解液稳定性、固体电解质界面(solid electrolyte interface,SEI)和集流体四方面深入分析了AF-LMBs 目前面临的挑战,这些因素共同影响AF-LMBs 的循环稳定性、安全性以及能量密度。最后指出未来研究方向应集中在电解液配方优化、人工SEI 层设计以及集流体材料与结构改进,同时关注电池体积能量密度,以满足实际应用中对紧凑高效储能系统的需求,从而推动AF-LMBs 的商业化进程。

储能钠电池技术发展的挑战与思考

摘要:储能安全是国家能源安全的重要方面,是国民经济发展的重要支撑,对国家安全、可持续发展以及社会稳定具有重要的影响。钠电池技术兼具高功率密度、高能量密度、低成本以及高安全性等优势,成为一类重要的大规模储能技术。本文重点介绍了包括钠硫电池和钠-金属氯化物电池等在内的典型钠电池体系的技术优势和应用场景,并通过分析钠电池技术在国内外的发展与应用现状提出了我国钠电池技术可能的发展方向并给出了相应的建议,包括支持储能钠电池相关材料科学的研究和工程化技术攻关、推动储能钠电池相关上下游产业的聚集发展、建立健全储能钠电池的相关标准和性能评价平台等措施,以提升我国储能钠电池技术的研发水平和技术成熟度,为我国的能源安全建设带来新的可靠选择。

石榴石型固体电解质体系:离子输运性能调控及其全固态电池研究进展

摘要:全固态锂电池采用固体电解质取代液态电解质,使其具有更高安全性,且有望进一步提高电池的能量密度。而在众多固体电解质中,具有石榴石型结构的立方相Li7La3Zr2O12(LLZO)及其元素掺杂产物由于室温离子电导率较高、电化学窗口较宽、与锂金属稳定等优点,最有可能应用于全固态锂电池中。本文对LLZO 的物相及晶体结构、制备方法、锂离子电导率的提升策略以及其所组装的全固态锂电池等方面进行了详细介绍,并预测了LLZO固体电解质材料进一步提升锂离子电导率的潜在可能以及LLZO所装配的全固态锂电池的发展方向。

储能钠硫电池的工程化研究进展与展望——提高电池安全性的材料与结构设计

摘要:钠硫电池作为一种重要的储能技术,已在全球储能市场拥有GW·h级的装机容量,然而其安全问题一直倍受关注,成为制约其产业大规模发展的一大要素。本文首先介绍储能钠硫电池的结构、工作原理及其工程化发展现状,再针对高温钠硫电池应用中存在的安全隐患问题,从电池的电芯层面到模组层面,提出提高钠硫电池安全性能的解决策略。着重综述了基于固体电解质增韧、降低固体电解质局部电流密度、增强封接材料的热机械稳定性、电芯外壳防腐蚀、电池保温箱热管理与火源阻隔等安全策略的材料和结构设计方面的研发进展,最后对高安全性钠硫电池未来在低温化和液流化的研发方向作出设想和展望。

钠离子电池的机遇与挑战

摘要:随着新能源汽车的快速发展和大规模储能的应用,锂离子电池面临资源短缺及价格波动等市场风险。相比之下,钠离子电池因其资源丰富等优势而迎来了全新的发展机遇,有望在大规模电化学储能和低速电动汽车领域与锂离子电池形成互补。然而,尽管钠离子电池研究热度呈爆发式增长,商业化步伐在国内外已经起步,具备了一定的市场和技术条件,但与成熟的锂离子电池体系相比,依旧存在诸多挑战。本文主要从商业化角度出发,简要概述了钠离子电池的发展历史与产业现状。基于现有的储钠电极材料体系,重点分析了当前钠离子电池关键的正/负极材料、成本及应用前景。最后,对未来的发展机遇与挑战进行了展望,旨在为钠离子电池产业的进一步发展提供参考。

“蛋黄蛋壳”结构纳米电极材料设计及在锂/钠离子/锂硫电池中的应用

摘要:“蛋黄蛋壳”结构纳米材料,具有易于调控的“蛋黄”、“蛋壳”和“空腔”结构,可视作“纳米反应器”,在催化、储能等领域表现出显著的应用潜力。尤其在电化学能源存储和转换方面,该结构纳米电极具有大的比表面积和独特的核壳结构,在充放电过程中可缓解电极的体积变化,提供快速的离子/电子输运通道,强化中间产物的吸附和提升转换反应效率等,能显著提高电极稳定性、倍率性能和循环性能,是一类较为理想的电极材料。本文针对“蛋黄蛋壳”结构纳米电极在锂/ 钠离子电池、锂硫电池等新兴二次电池领域的实际应用,总结了具有该结构纳米电极的设计与合成策略,包括:模板法、奥斯特瓦尔德熟化、电化学置换、克肯达尔效应等,评述了各种策略的优缺点以及电极材料的应用进展,最后对该类材料在锂/钠体系及锂硫电池二次电池方面的研究与应用前景进行了展望。

光伏玻璃表面功能膜的研究进展

摘要:光伏玻璃透光率是影响太阳能电池效率的重要因素。在光伏玻璃表面覆功能膜不仅可以提高透光率,还能一定程度上减少在太阳能电池使用过程中由于表面积尘造成的透光率损失。介绍了3 种玻璃表面功能膜(增透膜、防尘膜、自清洁膜)的作用原理,归纳了近年来实验室与工业研究中功能膜设计与制备的研究进展,梳理了各类膜层结构、成分与性能之间的关系,讨论了现有制膜技术中常见的问题、膜层设计与应用过程中的注意事项等。