固态锂离子电池电解质材料应用性能的研究进展

摘要:随着新能源汽车和5G通信技术的快速发展,对锂离子电池作为动力源的综合性能提出了更高的要求。在众多锂离子电池技术的研发中,固态锂离子电池因其卓越的能量密度和安全性而受到广泛关注。固态电解质是锂离子电池的关键组成部分,其性能直接影响着电池的整体性能,设计和制造具有优良性能的固态电解质是推动锂离子电池实际应用的关键。本文分别对无机固态电解质、聚合物固态电解质和复合固态电解质中Li+传输机制进行了介绍,结合近年发表的文献,全面综述了研究人员利用离子掺杂和引入新的制备技术等方法对固态电解质性能进行改善的研究进展,总结了不同类型固态电解质在国内外各企业中的应用情况,最后对固态电解质存在的挑战和未来的发展趋势进行了展望。本文旨在为开发综合性能优异的新型固态电解质材料提供参考,促进固态电解质的产业化快速发展。

二硫化锡基钠离子电池负极材料研究进展

摘要:随着化石能源的消耗和人们对清洁可再生能源需求的不断增加,开发新型储能材料刻不容缓。钠离子电池因钠资源丰富,在大规模储能方面成为继锂离子电池之后最具前景的二次电池。电池的负极材料对电池的电化学性能有着重要的影响,二硫化锡作为钠离子电池的负极材料具有高理论比容量、易于调控的形貌和优异的循环稳定性等特点,引发研究人员的广泛关注。对二硫化锡的结构以及作为钠离子电池负极材料的钠化机理进行了总结,概括了提高其电化学性能的一些方法,最后对二硫化锡负极材料在钠离子电池中面临的挑战和发展前景进行了总结和展望。

纤维基湿气发电机的研究进展

摘要:随着物联网和可穿戴领域的快速发展, 传统的电池供电体系缺乏持续性、柔韧性和可穿戴性, 难以满足下一代可穿戴电子设备的需求, 因此亟须开发能够满足可穿戴要求的新型绿色清洁能源. 纤维基湿气发电机可以将环境中无处不在的水能转化为电能, 不仅能独立为可穿戴电子设备供电, 而且纤维基材料的柔软透气性也有助于提高设备的舒适度, 具有重要的应用前景. 本文介绍了湿气发电机的工作原理, 将纤维基湿气发电机分为一维线状、二维薄膜状和三维气凝胶状三类, 详细说明了其制备方法和结构特点, 以及在自供电电子设备和传感器方面的应用. 最后, 对纤维基湿气发电机的发展进行了总结和展望.

阻燃型凝胶聚合物电解质在碱金属电池中的研究进展

摘要: 阻燃型凝胶聚合物电解质不仅具有良好的枝晶抑制作用,还具有不易泄漏、不可燃等高安全特性,可有效解决热失控或机械冲击等造成的安全隐患,在碱金属电池中具有重要应用前景。该文综述了阻燃型凝胶聚合物电解质在碱金属电池(涉及锂、钠、铝、锌等)中的研究进展。该文首先讨论了凝胶聚合物电解质的阻燃机理;其次,总结了阻燃型凝胶聚合物电解质的常用制备方法;再次,论述了不同类别阻燃型凝胶聚合物电解质在不同碱金属电池体系中的应用状况;最后,提出了目前存在的挑战和未来可能的发展方向。

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。

钙钛矿结构畸变与性能调控研究进展

摘要:金属卤化物钙钛矿材料因其优异的光电性能和可调控的晶体结构,在太阳能电池、发光二极管和光电探测器等领域展现出巨大的应用潜力。结构畸变作为调控钙钛矿材料性能的重要手段,能够显著影响其电子结构、载流子动力学和光电特性,为设计新型功能材料提供了重要途径。近年来,钙钛矿单晶的结构畸变调控研究取得了显著进展。通过改变基底特性、引入有机阳离子、调控卤素组成或施加外部应力,研究人员能够有效调节钙钛矿单晶的晶格对称性和电子能带结构,从而优化其光电性能。特别是,结构畸变对载流子动力学、激子行为和缺陷态密度的调控作用,为开发高性能钙钛矿器件提供了新的途径。本文首先阐述了钙钛矿材料结构畸变的表征方法与机理基础,随后详细分析了实验条件下诱发钙钛矿结构畸变的主要影响因素,进而深入探讨了结构畸变与材料光电性能的构效关系,为钙钛矿光电材料的结构畸变与性能调控提供了参考。

水系铵离子电池研究进展

摘要:近年来,电池技术在消费电子设备、新能源汽车及各类储能系统中得到广泛应用,但传统电池在使用过程中存在的安全隐患日益引发关注。相较于采用有机电解液的电池,新型水系电池凭借其独特的安全性和环保特性,逐渐成为储能领域的重要研究方向。与当前普遍研究的金属离子(如Li+、Na+、Zn2+)相比,NH4+具有来源丰富、摩尔质量低的优势,加之其水合离子半径显著小于上述金属离子,使得水系铵离子电池(AAIBs)成为研究热点。尽管多种电极材料(包括无机与有机材料)已被开发为NH4+的存储载体,并在AAIBs 研究中取得了一定进展,但这些材料在实际测试与应用中仍面临诸多挑战与限制。本文系统综述了近年来AAIBs 的研究进展:首先概述AAIBs 的基本原理与特性,继而分别从正极材料、负极材料及电解质三个方面阐述最新成果,最后针对AAIBs 的发展前景、现存问题及潜在解决方案进行总结与展望,以期为推动AAIBs 及其电极材料的深入研究提供参考。

熔融盐辅助生物质热化学高值化转化研究进展

摘要: 随着“双碳”目标下新能源的迅猛发展,熔融盐辅助生物质高值化转化受到了广泛关注。鉴于此,综述了熔融盐在辅助生物质高值化转化领域的研究进展,讨论了面向不同产物制备场景下熔融盐的关键作用及机理,并总结概述了熔融盐热化学技术面临的挑战和亟需开展的研究方向,具体结果如下:熔融盐中丰富的金属阳离子能够催化化学键的断裂和形成,实现生物油中高值化学品的定向富集;灵活的熔融盐种类和组成可促进气化反应,提高合成气产量,还为比例可调控的合成气产出提供了良好的反应环境;此外,熔融盐刻蚀作用以及与炭基质的氧化还原反应改善了炭材料的孔隙率等理化特性,且熔融盐介质中热-电协同的新工艺可进一步提高生物炭材料的附加值。

锂离子电池负极材料技术现状和发展趋势

摘要:锂离子电池在动力电池、消费电子和储能领域应用广泛。负极材料是锂离子电池的重要组成部分,其性能决定了锂离子电池的储能容量、能量密度以及安全性、循环性、倍率性。文中简要概述了锂离子电池的组成和工作原理,归纳总结了负极材料的分类及特点,对石墨负极材料进行了详细介绍,包括其原材料的生产工艺和石墨化过程等,并研判了石墨负极材料的市场需求及技术发展趋势。

燃料电池高温质子交换膜的研究进展

摘要:高温质子交换膜燃料电池(HT-PEMFCs)由于具有简洁的水热管理,高的一氧化碳耐受性而具有广阔的应用前景。高温质子交换膜(HTPEMs)作为HT-PEMFCs的核心组件,在很大程度上决定了HT-PEMFCs的性能与使用。本文针对如何改善高温质子交换膜的溶解加工性以及质子传导性进行了综述。主要介绍了主链结构设计、共混、接枝、交联、复合掺杂、膜形态修饰等方法,并提出了目前高温质子交换膜燃料电池所面临的挑战。