共价有机框架材料在钠金属电池负极保护中的进展

摘要： 钠金属电池是一种利用钠金属作为负极的二次电池，具有钠资源丰富、能量密度高和安全性高等优势，成为一种新型电池技术正在飞速发展。然而，钠金属电池负极也面临着不可控的钠枝晶生长、“死钠”的产生、电解液-电极中间相不稳定等挑战，制约了钠金属电池性能的发挥。为了解决这些问题，开发稳定钠金属沉积/剥离界面层引起了研究者的关注。其中，共价有机框架(COFs) 材料作为一类由共价键连接的晶态多孔材料，因其可调的孔道结构、高比表面积和可修饰的骨架，在隔膜修饰、准固态电解质构筑以及钠负极界面层设计等钠金属负极保护方面已初步显示出巨大潜能。本文综述了近年来COFs 在钠金属电池负极保护中的研究进展，展望了未来存在的挑战与应用前景，为新型COFs 材料的设计、功能开发以及器件制备提供了新思路。

新能源 2026年01月14日 1 点赞 0 评论 108 浏览

锰基锂离子电池材料界面调控策略的研究进展与挑战

摘要：锰基锂离子电池材料因其资源丰富和成本优势，成为实现规模化储能应用的关键候选体系。锰基锂离子电池材料的发展历经三个阶段：早期研究聚焦于材料本征缺陷的识别，如尖晶石结构的Ｊａｈｎ-Ｔｅｌｌｅｒ畸变、层状材料的氧流失问题，揭示了锰溶解和相变引发的循环衰减机制。当前研究重心转向界面工程策略，通过表面包覆、离子掺杂及异质结构设计等多重手段协同优化电极/电解质界面稳定性，显著提升了材料在高电压下的结构完整性。近期趋势表明，先进原位表征技术与理论计算的结合，正推动界面动态演变机制的深入解析。但仍存在关键挑战：全固态电池中界面阻抗的调控尚未突破，极端工况（高温/高倍率）下的长效稳定性不足，以及缺乏普适性的界面设计理论模型。未来的研究可致力于开发仿生自适应界面层以应对复杂电化学环境，融合机器学习优化多尺度界面设计，并探索高兼容性固态电解质体系，从而推动锰基材料在下一代高安全、高能量密度储能系统中的实际应用。

新能源 2026年04月08日 1 点赞 0 评论 72 浏览

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。

新能源 2026年05月11日 1 点赞 0 评论 14 浏览

数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

摘要：数据驱动新材料产业发展是第四研究范式促进材料创新, 加快材料应用的多学科多领域交叉融合的技术热点。机器学习(machine learning, ML)作为一种重要的数据驱动方法, 其结合第一性原理计算在材料科学、化学、物理学和计算机等跨学科领域展现出巨大的优势, 为储能电池新材料的快速发展带来了新的机遇。为帮助研究人员了解这一新兴领域, 本文系统地详述了高通量计算筛选和ML在储能电池材料研究中的最新进展, 概括和总结了目前国内外应用较为广泛的在线材料数据库, 举例介绍了新数据库的多层次构建, 分析了目前数据采集方面的一些难点。论文进一步介绍了ML方法在高通量计算筛选、材料性质预测、材料结构与电化学性能构效关系研究和材料设计方面的应用实例, 最后分析讨论了当前ML在储能电池领域面临的一些挑战, 并展望了该领域的前沿研究。

新能源 2024年08月07日 1 点赞 0 评论 372 浏览

锂离子电池快充电解液设计策略

摘要：近年来，以石油为主要动力源的交通运输带来了环境污染和化石能源枯竭等负面问题，为了实现交通运输电气化，以锂离子电池为动力的电动汽车成为了焦点。现如今电动汽车技术在续航里程、安全和成本等方面都取得了长足的进步，但由于电动汽车的补能时间远长于内燃机汽车加油时间，因此备受消费者的诉病。为了增加市场渗透率，电动汽车需在5~10min内充满80%的电量，相应于5C以上的充电倍率，这被称为极速快充技术（XFC）。电解液作为正负极之间离子输运的通路，对锂离子电池的快充性能有着举足轻重的影响，优化电解液是实现高能量密度锂离子电池快速充电的重要方法之一。综述了新型快充电解液研究的最新进展，从促进锂离子在电解液中的快速迁移、降低锂离子去溶剂化能垒和设计高性能固体电解质界面的角度进行了评述，并对能提高快速充电能力的电解液进行了总结和展望。

新能源 2025年05月06日 1 点赞 0 评论 320 浏览

太阳能热化学转化技术研究进展

摘要：利用热化学反应将太阳能转化为易存储的化学产品，是实现太阳能大规模连续利用的有效方式。聚光器和反应器是太阳能热化学转化系统的核心设备。该文首先基于热化学反应进行温度的不同，对典型的低、中、高温太阳能热化学转化系统进行介绍，并对不同温度段系统中常用的聚光器类型进行总结，同时简要评述不同太阳能热化学转化系统的优缺点和发展趋势；然后基于太阳能热化学转化过程中传热方式的差异，对直接辐射加热型和间接辐射加热型太阳能反应器的种类、结构、工作原理和研究进展进行阐述。

新能源 2024年11月01日 1 点赞 0 评论 244 浏览

光催化还原二氧化碳全反应的研究进展

摘要： 通过光催化将二氧化碳(CO2)还原为可持续的绿色太阳能燃料是同时解决环境问题和能源危机的极具前景的方案.尽管迄今为止已经进行了广泛的研究, 但实现高转化率、高选择性和高稳定性的光催化二氧化碳还原仍有许多障碍.如将水作为电子供体而非牺牲试剂, 能够使反应的吉布斯自由能变ΔG>0,这对于真正实现理想化的人工光合作用至关重要, 但同时也会为光催化还原CO2体系带来更多的挑战. 我们首先简要介绍了光催化还原CO2的机理与挑战, 而后根据目前光催化还原CO2在无牺牲剂体系中出现的问题总结了对应的策略以及最新的研究进展,包括能带结构的调整、助催化剂的负载、异质结的构建、MOFs与COFs材料的设计等方面, 最后对目前仍未解决的问题以及未来实现工业化应用的阻碍进行了总结.

新能源 2024年12月23日 1 点赞 0 评论 329 浏览

无负极钠电池负极侧关键问题及界面设计

摘要：相比锂离子电池，钠离子电池在资源、成本、安全、功率性能和低温性能等方面都具有较大优势。然而，目前的钠离子电池能量密度较低，为了开拓更广阔的应用空间，开发高比能钠电池是目前学术界和产业界关注的热点。近年来，无负极钠电池（AFSBs）因其在能量密度、工艺安全性和整体电池成本方面的优势而受到广泛关注。但该体系中存在固态电解质界面（SEI）破裂、副反应增多、枝晶无序生长以及死钠的产生易导致快速的容量衰减，电池循环寿命较短等缺陷。这些挑战可归因于以下三个关键问题：钠的高反应活性、循环过程中钠的不均匀沉积行为以及剧烈的体积膨胀。针对上述问题，本文围绕集流体-钠界面与钠-电解质界面，阐释了AFSBs负极侧促进无枝晶生长的设计方法，包括设计亲钠涂层、构建多孔骨架结构调节钠成核过程以及设计坚固的SEI界面层，进一步引导钠的均匀沉积与剥离，最终构建长寿命的AFSBs。最后展望了AFSBs的未来研究方向及应用前景。

新能源 2026年03月17日 1 点赞 0 评论 101 浏览

高效太阳能驱动海水淡化的最新研究进展

摘要：由于淡水资源时空分布的不均一性，部分国家和地区的发展严重受制于淡水资源短缺，海水淡化已成为沿海地区应对淡水紧张问题的重要途径。受自然界水循环启发，利用太阳能驱动水蒸发，直接从海水中分离出清洁水，是一种可持续的低成本海水淡化技术。针对传统太阳能蒸发较低的能量利用率和蒸发效率，研究人员基于界面蒸发基本理论，利用光热转化材料选择性地加热空气-水界面，以提高太阳能利用率。本文结合前沿的工作介绍了实现高效太阳能驱动界面水蒸发的关键因素，概述了已报道的常用光热材料，讨论了光热蒸发器结构设计对体系能量管理和物质传输的调控，分析质能传递过程对蒸发系统性能的影响。除此之外，本文对长时间海水蒸发过程中盐析出污染问题及其应对策略进行了综述，最后探讨了目前太阳能界面蒸发面临的挑战并展望了其在海水淡化应用的发展前景。

新能源 2024年11月01日 1 点赞 0 评论 192 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 230 浏览