质子交换膜电解水技术关键材料的研究进展与展望

摘要：氢是碳中和能源系统的重要组成部分，为重工业和长途运输等难以脱碳的行业提供了一种可替代路径。可再生能源电解制氢是最可持续的制氢技术，为整合间歇性可再生能源提供了额外的灵活性，并可以作为季节性储能。质子交换膜(PEM)电解水技术具有电流密度高、运行压力高、电解槽体积小、整体性和灵活性好等优势，与波动性较大的风电和光伏有很好的适配性，但目前的主要挑战之一是其成本较高。本文对PEM电解水技术的成本组成及应用现状进行了总结，并详细分析了PEM电解槽中的关键材料、制备工艺及组件制造的研究进展。研究认为，通过新型的结构设计、制备策略和制造技术，可以提升贵金属催化剂的活性和利用率，减少膜厚度以降低欧姆极化，降低双极板的原料和加工成本，改善电解槽的结构设计和组装。最后提出了未来PEM电解水技术的研发方向和目标，通过材料性能的技术创新、组件制造工艺的优化、电解槽生产规模的扩大，能显著降低PEM电解水设备的成本，加速PEM制氢的规模化发展。

新能源 2024年05月05日 1 点赞 0 评论 137 浏览

钙钛矿太阳能电池中顶电极的研究进展

摘要：继硅基太阳能电池之后，又迅速崛起了一个有机－无机杂化钙钛矿太阳能电池（Perovskite solar cells,PSCs），目前它认证的最高光电转换效率（Photoelectric conversion eddiciency,PCE）已经达到25.5%，被认为是最具有应用前景的新型太阳能电池，其中，顶电极是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分。主要阐述了顶电极材料的研究进展，综述了金属电极和碳电极的界面调控和改性处理，提出了金属电极和碳电极材料的优势与挑战，并对顶电极在低制造成本和长期稳定性的应用方向进行了展望。

新能源 2024年05月06日 1 点赞 0 评论 277 浏览

能源存储与转化用微纳超结构碳：现状与建议

摘要:碳材料作为电极材料或关键组分在诸多能源存储与转化器件中发挥着不可或缺的作用。然而，传统碳材料存在的结构单一、富含缺陷和织构无序等问题严重制约了相关器件性能的提升，难以满足新能源和电动汽车产业的快速发展需求。针对上述问题，文章提出了微纳超结构碳的概念和设计思想，采用结构纳米化、复合化、有序化设计和功能导向组装，构建碳材料跨越“纳−微−宏”的多层次孔道、多尺度网络、多组分界面，获得具有“精准定制、层次有序、厚密联通、多相耦合”基本特征的微纳超结构碳。同时，文章全面综述了微纳超结构碳材料在能源存储与转换器件中应用的国内外最新研究进展，涵盖了锂/钠离子电池、超级电容器、固态电池、水系电池以及氢能转换技术等关键领域，并对未来储能用碳材料的发展方向和应用模式作出展望。

新能源 2025年02月21日 1 点赞 0 评论 205 浏览

自修复聚合物在电化学储能领域的研究进展

摘要：自修复聚合物材料能够自行修复在加工和使用过程中产生的微观或者宏观损伤，从而解决材料内部微裂纹难以检测和修复的问题，保持其结构和功能的完整性。将自修复聚合物应用于电化学储能器件中，可有效提升器件的安全可靠性和使用寿命，成为近年来的研究热点之一。本文概括介绍了外援型和本征型自修复聚合物材料的修复机理，着重总结了不需要修复剂、且可实现多次可逆修复的本征型自修复聚合物应用于电化学储能领域的研究进展，以储能器件的电极、电解质以及界面为出发点，综述了自修复功能聚合物分别作为高比能电极黏结剂、界面修饰层、可自修复电解质的研究进展，阐述了自修复机理及其对储能器件电化学性能的影响规律，探讨了自修复聚合物材料在储能领域未来的发展方向。

新能源 2024年05月06日 1 点赞 0 评论 221 浏览

钠离子电池硬碳负极研究进展

摘要：锂离子电池(LIB)因其能量密度高、循环寿命长而被广泛用于移动储能。然而，锂资源的有限严重限制了其在大规模储能领域的应用。近年来，钠离子电池(SIB)由于成本低、安全性高等优点，成为了LIB有前途的替代品。硬碳具有较低的氧化还原电位、稳定的结构、较大层间距和相对较低的成本，被广泛用作SIB的负极材料。然而，硬碳负极较差的倍率性能和较低的首次库仑效率限制了SIB的性能。综述了钠离子电池硬碳负极的研究进展，包括硬碳储钠机理、前驱体选择以及制备工艺对硬碳性能的影响。

新能源 2025年02月12日 1 点赞 0 评论 233 浏览

碳骨架基三维金属锂负极研究进展及未来应用展望

摘要： 金属锂具有超高的理论比容量（3860 mAh·g−1）、 较低的还原电位（-3.04 V， 相对标准氢电极）和较低密度（0.534 g·cm−3）， 被认为是有发展前景的下一代电池负极材料。使用金属锂取代传统的石墨负极可大幅提升电池的能量密度。然而， 锂枝晶生长、 库仑效率低、 巨大体积膨胀等问题严重制约了金属锂负极的实际应用。采用具有大比表面积、 多孔结构、 质量轻的三维碳骨架稳定金属锂被认为是优化金属锂负极并推动其实际应用的最有效策略之一。为了实现碳基骨架与金属锂的有效复合， 引入诱导金属锂均匀形核和生长的亲锂位点是必不可少的， 亲锂位点也是推动碳骨架基三维金属锂负极大电流和大容量条件下应用的必要条件。从碳骨架结构以及亲锂位点种类、 作用方面， 总结了碳骨架三维金属锂负极的改性策略及研究进展， 讨论了碳骨架基三维金属锂负极在实际应用中的挑战， 并对未来发展及应用进行了展望。

新能源 2025年05月05日 1 点赞 0 评论 201 浏览

高性能铝电池负极设计：挑战与策略

摘要：由于铝金属具有高体积/质量比容量、高安全和低成本等优势，铝电池成为目前新型电化学储能器件的研究热点之一。高性能电池材料是制约铝电池发展的关键因素，相较于多样的正极材料，铝负极设计是铝电池的共性关键问题。然而，铝负极存在表面钝化、局部腐蚀、枝晶生长等问题，极大影响了铝电池的电化学性能。本文针对上述问题，首先从反应机制角度分析了影响铝负极性能的关键因素，综述近年来铝负极设计改性的重要研究进展，分析可有效改善铝负极性能的重要策略，并探讨其对铝电池电化学性能的优化效应及机理。最后，针对铝负极设计优化的挑战性问题和发展趋势进行展望，为构建高性能铝电池提供参考。

新能源 2026年03月05日 1 点赞 0 评论 29 浏览

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。

新能源 2024年12月04日 1 点赞 0 评论 221 浏览

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。

新能源 2026年02月28日 1 点赞 0 评论 37 浏览

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。

新能源 2024年11月26日 1 点赞 0 评论 218 浏览