我国海上风电制氢技术路线及产业化发展建议

摘要:在“双碳”目标背景下,海上风电制取绿氢得到了广泛关注。我国处于海上风电制氢产业的起步阶段,对其进行全面深入的分析至关重要。本文立足于我国海上风电制氢产业发展,剖析其发展的内在驱动力,梳理分析海上风电制氢项目概况、技术路线以及关键装备,研判不同技术路线、关键装备的适用场景和待攻克问题,提出针对性发展建议。研究发现,海上风电制氢是我国实现能源安全、沿海省市低碳转型以及规模化深远海风电消纳与送出的重要路径和经济性方案,也是我国发展海上风电制氢的内在驱动力。目前,国内外海上风电制氢产业发展的重点在于验证不同技术路线、关键装备的可行性,我国呈现出由国家重大项目为指引、由大型国企和民企主导建设的局面。在海上风电制氢的技术路线中,与陆上制氢相比,海上集中式制氢适用于离岸距离较远的海上风电场。在关键技术装备方面,海洋环境对海上氢气制备和储运技术提出了新的要求,适配海洋场景的高可靠性装备体系仍需突破。最后,从完善顶层设计与标准体系、创新经济激励与产业协同生态、聚力技术攻关与人才保障3 个维度提出了发展建议,为我国海上风电制氢产业发展提供一定的研究支持和路径参考。

钙钛矿基叠层太阳电池的最新进展及发展趋势

摘要:单结太阳电池的功率转换效率受到Shockley-Quiesser 极限的限制,实现高效率的有效途径是开发叠层太阳电池。近些年,随着有机/无机钙钛矿太阳电池迅速发展,钙钛矿材料优异的光电性能和可调的带隙使其成为与硅、铜铟镓硒( CIGS) 和有机太阳电池结合开发叠层太阳电池的潜在候选者。本文介绍了叠层太阳电池串联结构的种类; 分析并探讨了与钙钛矿叠层的主流太阳电池在两端与四端结构上涉及的材料选择、界面缺陷调控、工作性能、转化效率等内容及其优劣势; 最后,讨论了叠层太阳电池在器件结构、效率、大面积制造、稳定性、成本等五个方面面临的挑战,并从这五个角度展望了未来的发展趋势。

钠离子电池正极材料循环稳定性提升策略及产业化进程

摘要:与传统锂离子电池相比, 钠离子电池因其成本优势与可持续的资源供应, 被看作是锂离子电池的理想替代品。现阶段主流钠离子电池正极材料包括过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物以及普鲁士蓝化合物。然而, 正极材料存在不可逆相转化、Jahn–Teller 效应及界面不稳定等问题, 这严重影响了钠离子电池的循环稳定性。本文系统介绍了钠离子电池正极材料循环稳定性提升策略的研究进展与产业化进程。首先, 详细分析了正极材料的结构、优缺点, 并对比了结构稳定性、成本以及循环性能等。其次, 详细阐述了结构优化与化学元素掺杂策略在提升正极材料循环性能方面的最新研究进展, 探索了结构稳定性、电子电导率、离子迁移速率等与电化学性能之间的相互影响关系。然后, 归纳总结了钠离子电池的发展历程与近年来国内外的产业化进展。最后, 梳理了钠离子电池正极材料及钠离子电池体系仍需关注的问题并展望了其发展前景, 以期推进钠离子电池产业稳步、健康发展。

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。

膜法盐湖提锂技术研发进展

摘要:膜分离技术已成为中国主流盐湖提锂技术。以2023年发表在国际顶级期刊上的研究成果为基础,从膜改性、工艺参数优化和膜法组合工艺3个方面盘点了膜法盐湖提锂领域的研究进展。分析表明,膜改性研究主要围绕增强膜正电性以及渗透性展开,以克服trade-off效应为重要目标;工艺参数的优化有利于发挥高性能膜的分离潜力,亟待进一步深入研究;多级膜法耦合工艺能够实现超高纯度的Li+富集,是膜法盐湖提锂走向工业应用的重要途径。

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。