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高能量密度无负极锂金属电池研究进展

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
基于专利角度的中外核反应堆技术研发方向分析

基于专利角度的中外核反应堆技术研发方向分析

摘要：核反应堆是核电站的核心设备，无论是全球范围内还是在中国，有关核反应堆技术的专利申请量，在核能领域各个技术分支中占比都是最大的，是核能领域的热点研发方向，而堆芯是核反应堆技术的研发重点。中国在反应堆堆芯领域已成为全球年专利申请量最多的国家，掌握了三代堆核心技术，技术研发也从基础结构设计向数字化、智能化转变。随着三代堆堆芯技术的积累，中国也开始对四代堆堆芯技术进行积累与布局，但相关技术专利布局的深度和广度尚显不足。对全球主要创新实体核堆芯领域相关专利进行分析，东芝公司在核堆芯领域技术布局范围广泛，涵盖多种堆型，并在堆芯智能化检测和数字化计算方面进行了深入研究；中国广核集团在压水堆堆芯上布局较多，正逐步向四代堆芯技术拓展，并在堆芯智能化、数字化和安全性提升方面取得显著进展；西屋公司在堆芯领域专利布局地域最多， 技术研发主要集中在堆芯的安全性和数字化智能化的提升上。中国应继续巩固三代堆堆芯的技术优势，加大对四代堆芯的技术研发，形成多堆型并举的发展格局；集中力量攻克第四代核能系统中的关键核心技术；进一步深化堆芯智能化、数字化技术应用，加强核能产业链上下游的协同合作，形成完整的产业生态系统。
新能源 2026年07月20日
数据驱动储能电池新材料的筛选和设计

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
锂离子电池快充电解液设计策略

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
锂离子电池用高热稳定性新型隔膜的研究新进展

锂离子电池用高热稳定性新型隔膜的研究新进展

摘要：锂离子电池以其高能量密度、长寿命、低自放电率等优点在新能源市场中得到了广泛应用。然而，锂离子电池常用的聚烯烃隔膜在高温环境下会发生皱缩和熔化，进而导致电池热失控。研制具有高热稳定性的新型隔膜有望改善电池的安全性。系统地综述了锂离子电池领域具有优异热稳定性的新型隔膜的最新研究进展，并对其设计思路以及构效关系进行了讨论，同时对上述隔膜的关键特征参数，如厚度、离子电导率、热收缩率等进行了归纳与比较。最后，对锂离子电池隔膜的未来发展方向进行了展望。
新能源 2026年08月12日
增材制造合金在核能领域应用中的腐蚀研究进展

增材制造合金在核能领域应用中的腐蚀研究进展

摘要：增材制造(AM)技术，包括激光粉末床熔融(LPBF)、定向能量沉积(DED)和电弧送丝增材制造(WAAM)，因其具有高精度、加工效率高、复杂结构加工和节约材料成本等显著优势，开创了一个新的材料制造革命。增材制造技术在核能领域也展现出巨大的应用潜力，如制造反应堆芯、燃料包壳和先进热交换器等关键合金部件。然而，反应堆系统中的极端环境(高温、高压、辐照、强腐蚀性介质)对增材制造合金的服役性能提出了极高要求。其中，合金的耐腐蚀性能首当其冲成为关注的焦点。本文综述了近年来典型的增材制造合金，例如不锈钢、FeCrAl 和复杂成分合金等，在模拟核服役环境下的腐蚀研究进展。对比研究了与传统锻造合金材料的差异，分析了微观结构特征对腐蚀机理的影响。进一步展望了增材制造合金在未来先进核能领域的应用前景。
新能源 2026年09月09日
太阳能热化学转化技术研究进展

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
光催化还原二氧化碳全反应的研究进展

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
无负极钠电池负极侧关键问题及界面设计

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
高效太阳能驱动海水淡化的最新研究进展

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