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锂离子在固态聚合物电解质中传输机制

锂离子在固态聚合物电解质中传输机制

摘要：【目的】为了设计新型高性能固态聚合物电解质（solid polymer electrolytes，SPEs），深入探讨锂离子在SPEs中的传输机制是核心科学问题，可以在根本上实现高性能SPEs 的理性设计。【研究现状】分析阿伦尼乌斯模型、 Vogel-Tammann-Fulcher（VTF）模型和William-Landel-Ferry（WLF）模型等经典离子传输理论模型的特征及其适用范围； 重点阐述近年来利用先进光谱技术（如红外光谱、 太赫兹光谱等）在实时观测锂离子传输过程中配位环境动态变化方面取得的实验进展；综述分子动力学（molecular dynamics，MD）模拟中的经典分子动力学模拟、 粗粒化分子动力学模拟、 从头计算分子动力学及机器学习分子动力学模拟在该领域的研究现状与发展趋势。【结论与展望】认为先进模拟技术与实验光谱技术协同发展，在解决复杂界面问题等挑战性课题中将发挥越来越重要的作用，为理性设计SPEs提供坚实依据；经典MD模拟具有在计算效率与精度间的良好平衡，仍是当前研究锂离子传输机制的主要手段。
新能源 2026年04月28日
耐候钢用于光伏支架的耐腐蚀优势

耐候钢用于光伏支架的耐腐蚀优势

摘要：金属腐蚀给光伏支架带来了巨大的经济损失及安全隐患，在不断的研究过程中，针对钢材防腐，提出了各种各样的防腐方法：保护层法、电化学保护法、外加电流保护、用电镀、热镀、喷镀等；但是这些方法不仅工艺比较繁琐，而且增加生产成本，容易造成环境污染，破坏生态环境。在市场需求及国家政策的推动下，耐候钢成为了首要选择。耐候耐蚀钢，在冶炼工艺中加入Cu、P、Cr、Ni、Mn 等几十种稀有元素，使钢体表面在大气环境下逐渐形成非常致密超薄、牢固的氧化层（钝化层），隔绝了氧气和水分子与钢材内部元素化学反应造成的进一步腐蚀，自身具有很好的耐大气腐蚀能力。大大降低了生产成本以及后期维护成本。
新能源 2024年05月06日
卤化物固态电解质研究进展与展望

卤化物固态电解质研究进展与展望

摘要：全固态锂金属电池具有安全性能好、能量密度高等优势，被认为是下一代高性能高安全储能电池技术的发展方向。开发先进的固态电解质是实现全固态锂电池发展的关键，卤化物固态电解质具有高室温离子电导率、宽电化学窗口及良好的正极界面稳定性等优势，受到了相关学者的广泛关注。概述了卤化物固态电解质的分类、制备方法及离子传输机制，较为深入地阐述了其湿度稳定性及界面稳定性问题，归纳了目前所采用的解决策略及在全固态锂金属电池中实际的应用，并提出了卤化物固态电解质现阶段面临的挑战和未来发展方向，这将有助于推动卤化物固态电解质的进一步发展。
新能源 2025年02月27日
质子交换膜电解水技术关键材料的研究进展与展望

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
核电工程用石墨的性能与应用研究进展

核电工程用石墨的性能与应用研究进展

摘要：石墨因其优异的综合性能，在各类核反应堆中得到了广泛应用。在反应堆运行过程中，石墨需长期服役于高温和辐照环境中，辐照会引起其微观结构及性能的变化，而高温则可能导致其氧化退化。本文系统介绍了核电工程用石墨的关键性能，综述了辐照和高温环境对其微观结构与性能的影响机制，并重点对用于运动部件的核级石墨的摩擦磨损性能进行了对比分析。同时，简要概述了石墨在核电工程中的主要应用领域。相关研究有助于推动高性能核石墨材料的开发与应用，保障核电装置的长期稳定运行。
新能源 2026年04月22日
钙钛矿太阳能电池中顶电极的研究进展

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
能源存储与转化用微纳超结构碳：现状与建议

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
自修复聚合物在电化学储能领域的研究进展

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
钠离子电池硬碳负极研究进展

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
碳骨架基三维金属锂负极研究进展及未来应用展望

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