微晶玻璃储能应用研究进展
摘要：储能电介质材料是制作脉冲功率电容器的核心材料.在脉冲功率电源、高功率电子器件、高能量密度武器、智能电网系统等基础科研和工程技术领域均有着广阔的前景。微晶玻璃具有很高的电击穿强度，是一类重要的电介质储能材料。本文在简要介绍储能电介质材料的性能评价参数及其相关物理意义的基础上，概述了微晶玻璃储能材料的主要制备方法及其优缺点，重点阐述了微晶玻璃储能材料的主要研究体系及其相关研究进展.最后探讨了微晶玻璃储能材料的未来发展方向及应用前景。
可充电镁硫二次电池研究进展
摘要：新兴的储能技术必须满足低成本、合理安全、自然资源丰富、能量密度高的要求。可充电镁硫（Mg-S）电池具有高能量密度、高安全性、成本低等优点。然而受自放电、快速容量损失、镁负极钝化和硫正极利用率低等问题的限制，其性能受到限制。本文综述近年来镁硫电池研究进展，重点介绍非亲核电解质、正极和负极的研究进展，总结能够促进可逆沉积和溶解镁离子的电解质，同时保持与硫正极和其他电池组件的兼容性。此外结合研究趋势对镁硫电池当前面临的挑战，即硫化物的溶解、扩散和Mg-S 电池反应动力学缓慢等问题进行探讨以及结合未来的前景给出建议，如对MOFs 掺杂不同元素、探究电池的反应机理等。
高熵氧化物用于固体氧化物电化学电池阴极的研究进展
摘要：随着全球能源需求的增加, 开发高效、环保的能源转换和储存技术变得至关重要. 高熵：氧化物是一类由多种元素组成的新型材料. 高熵氧化物因其独特的高熵、迟滞扩散、晶格畸变和鸡尾酒等效应, 在电化学能量转换领域引起了广泛关注. 随着研究的不断深入, 高熵氧化物用于固体氧化物电化学电池(SOCs)领域的研究取得了显著进展. 与传统电极材料相比, 这些高熵氧化物具有更优异的热稳定性、化学稳定性和电化学催化活性. 本文详细综述了高熵氧化物的制备技术及其在固体氧化物燃料电池(SOFC)和固体氧化物电解电池(SOEC)中应用进展. 同时, 本文还总结了高熵氧化物在固体氧化物电化学电池应用中面临的挑战, 并展望了高熵氧化物在未来发展方向.
高熵析氧催化材料：机理解析、优化策略与未来挑战
摘要：基于可再生能源的电解水制氢技术作为应对能源危机与环境问题双重挑战的关键路径，其大规模应用受限于阳极析氧反应（OER）缓慢的反应动力学。近年来，具备独特结构和组元可调性的高熵材料，凭借其近乎连续的吸附能可调控维度，在OER催化领域展现出突破传统单/双组元材料性能边界的显著优势。尽管高熵材料在OER催化领域的探索已取得显著进展，仍存在多元体系中组分-结构-性能构效关系复杂性、催化机制模糊性等亟待解决的关键科学问题。本文首先系统梳理了OER反应四电子转移机理，继而全面综述了高熵合金、高熵氧化物、高熵金属有机框架等高熵材料在OER领域的最新研究进展。重点从原子级配位环境、电子结构调控和表面吸附能演化三个维度构建组元-结构-性能之间的关联，深入阐释多金属位点的协同催化机制。最后，从材料设计、缺陷工程、元素调控三个维度提出了OER性能优化策略，并指出高熵析氧催化材料在未来可能面临的问题和机遇。本综述可为高熵析氧催化材料的精准设计、原子级构效关系的解析及催化性能的优化提供借鉴和参考。
高比能富锂锰基层状氧化物正极：关键挑战，改性策略与未来展望
摘要：富锂锰基层状氧化物（LRMO）具有高比容量、高能量密度和低成本的优势， 是下一代高比能锂离子电池的重要候选正极材料。然而，LRMO 仍面临首次库仑效率低、倍率性能差、电压衰减等关键科学问题，难以满足航空航天、医疗设备、先进电动汽车等高端应用中锂离子电池的使用需求。为了深入完整地认识LRMO，本综述系统地讨论了LRMO 的发展历史、晶体结构、关键挑战和主要改性策略，并对未来前瞻性的发展方向进行了展望。首先详细阐述了LRMO 的晶体结构和储能机制，并讨论了其面临的关键挑战，包括晶体结构致密化（体相不可逆反应和表面不可逆反应）和电化学性能衰退（电压衰减、首次库仑效率降低和倍率性能差）。随后，对LRMO 的改性策略进行了归纳探讨，阐明了体相、表面、浓度梯度等元素掺杂能够提升锂离子扩散速率和晶体结构稳定性；采用磷酸盐、炭材料、氧化物、导电聚合物等表面包覆，能够有效抑制LRMO 与电解质间的有害副反应，增强材料循环过程中的结构稳定性；通过固态/液态电解质改性，增强电极-电解质界面稳定性，提升LRMO 的循环性能；此外，通过黏结剂优化策略，能够进一步提高LRMO 电化学性能。最后，深入阐述了前瞻性的观点和具有前景的研究方向，为下一代LRMO 的规模化制备与应用提供了全面细致的建议和理论指导。
钙钛矿太阳能电池中钙钛矿薄膜的退火工艺
摘要：钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其卓越的光电性能成为光伏领域的研究热点。钙钛矿薄膜作为器件中的光吸收层，直接影响PSCs 器件的光伏性能。通常情况下，钙钛矿晶体的生长条件是决定钙钛矿薄膜质量的主要因素之一。在高质量钙钛矿晶体的形成过程中，退火的作用主要是去除钙钛矿湿膜中的溶剂并促使薄膜结晶。不同退火方法及工艺对薄膜生长的促进作用也不尽相同。因此，本文综述了总结已报道的钙钛矿晶体生长的主要退火方法，讨论了不同退火工艺下钙钛矿薄膜的结晶质量，并系统地总结了影响退火效果的主要工艺因素。最后，预测了退火工艺在未来钙钛矿太阳能电池商业化发展中的前景。
锂离子电池聚合物基复合金属氧化物固态电解质研究进展
摘要： 随着电动汽车的不断普及， 锂离子电池（LIBs）的安全性备受关注。目前固态锂离子电池具有能量密度高和安全性好的优势， 被认为是解决传统液态锂金属电池安全隐患和提高其循环性能的关键材料。然而， 单一形式的固态电解质存在离子电导率低、 界面阻抗大等问题，限制了固态锂离子电池的发展。近年来， 基于无机填料与聚合物电解质的有机-无机复合电解质受到了广泛关注， 有机-无机复合固态电解质兼有聚合物与无机填料的优点， 一方面可以提高柔韧性， 另一方面可以有效提高电池的机械性能。本文归纳总结了有机聚合物与无机金属氧化物复合固态电解质的不同类型， 分析了基于不同聚合物与无机金属氧化物复合形成的有机-无机复合固态电解质对锂离子电池复合界面行为、 离子电导率、 电池机械性能的影响， 并对复合固态电解质制备和应用过程中存在的问题和解决方法进行了梳理。最后对聚合物基复合金属氧化物固态电解质未来要重点解决的问题和发展方向进行了预测。
基于机器学习与第一性原理筛选锂离子电池钒基电极材料
摘要：鉴于成本效益、资源丰富性, 钒基锂离子电池电极材料成为科研热点. 通过机器学习模型与第一性原理计算对钒基材料数据库建立了筛选-验证流程, 旨在发现优异潜在钒基电极材料. 从Materials project 提取出了4694条钒基数据, 并通过pymatgen (Python Materials Genomics)计算了最大理论容量. 相关性研究发现密度对于钒基材料理论容量的影响比较关键, 经三种机器学习算法联合预测对比, 遗传算法确定超参数的深度神经网络算法(DNN)效果最佳, R2 为0.771. 并通过DNN 算法的SHAP 分析进一步证明. 经模型预测, 根据密度特征选取原始数据集前0.5%数据, 最终确定了26种潜在钒基电极材料. 经机器学习与第一性原理计算验证, 确定了三种理论容量均大于650 mAh/g, 开路电压分别为2.56、0.64、0.49 V的钒基正负两电极候选材料. 这一流程不仅可用于对钒基电极材料的发现, 并有望在不同材料体系扩展.
两步热化学制氢循环材料的研究进展
备国家重点实验室；3.上海电机学院材料学院)摘要：两步热化学循环制氢可以将太阳能转化为化学能，是一种备受关注的零碳能源可持续利用方式。以特定的氧化物为介质，通过热还原和分解水构成的两步热化学循环，分别产生氧气和氢气，不需要进行气体分离。金属氧化物作为两步热化学循环制氢的关键材料，直接影响产氢速率。因此，本文系统地综述了铈基氧化物、铁基氧化物和钙钛矿材料用于两步热化学循环制氢工艺的研究进展。钙钛矿材料产氢效率高，且具有良好的循环稳定性。通过表面改性和创新合成方法调控材料产氢率，以及制备高活性和稳定性的复合材料，是未来两步热化学循环制氢的重要发展方向。
硫掺杂炭材料在钠离子电池负极中的研究进展
摘要：钠离子电池因资源丰富及成本低等优势，在大规模储能领域备受关注。炭材料作为钠离子电池实用化进程中的关键负极材料，具有高容量、低嵌钠平台、易调控且稳定性好等特点，引起了研究者的广泛关注。掺杂原子可改善炭材料的微观与电子结构，是提升储钠性能的有效途径。常见的杂原子包括N、S、O、P、B 等，其中硫原子因其较大的半径能显著扩大层间距、增加缺陷与活性位点，被广泛用于炭负极材料的掺杂改性。本文综述了近年来硫掺杂炭材料的设计制备及在钠离子电池负极中的研究进展，分析了硫掺杂对碳结构的调控机理与改善电池性能的作用机制，最后针对目前面临的挑战和可能的解决方案进行了总结和展望，以期推动硫掺杂炭负极材料在钠离子电池中的实用化进程。
