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。

电解海水制氢的挑战、策略与未来

摘要:大规模利用可再生能源电解水制备“绿氢”是实现“双碳”目标, 乃至构建可持续社会的重要保障. 使用海水等低品质水作为原料进行电解制备绿氢引起了广泛的研究兴趣. 但海水成分复杂, 对电解系统的耐久性造成了严重挑战, 阻碍了该技术的实际应用, 甚至引发了对其经济可行性的担忧与争论. 本文概述了电解海水的催化机理, 总结了目前电解海水的主要挑战, 重点回顾了目前析氧反应和阳极替代反应电催化剂及器件设计的最新进展, 最后对电解海水制氢的未来发展前景与趋势进行了预测和展望.

锡基钙钛矿晶体与器件的研究进展

摘要:随着全球对环境友好型光电材料需求的不断增长,锡基卤化物钙钛矿因环境友好及优异的光电性能,逐渐成为替代传统铅基钙钛矿的重要候选材料。尽管锡基钙钛矿在光吸收、载流子输运等方面展现出显著优势,但Sn2+极易氧化,加上快速结晶过程中容易形成晶格缺陷,使材料稳定性和器件性能受到较大影响。近年来,国内外研究者围绕锡基钙钛矿的晶体生长、缺陷调控及界面工程开展了大量系统性研究,提出了逆温结晶、降温结晶及高温熔融等多种合成技术,并借助多尺度表征手段,深入解析材料的微观结构、缺陷分布和界面特性。实验结果表明,通过合理优化生长参数和制备环境,可显著提高晶体质量、降低缺陷密度、改善载流子传输效率,从而推动锡基单晶在光电探测器、高灵敏度探测器、太阳能电池和场效应晶体管等器件中的应用。未来研究需聚焦单晶生长动力学、抗氧化策略及界面能级匹配的优化,以解决稳定性与可重复性问题,推动锡基钙钛矿的规模化应用。

氢环境脆化损伤机理、影响因素及相关问题探讨

摘要:氢能“储运输”装备用金属材料的氢环境脆化损伤一直是材料行业需要重点解决的问题,特别是对于高压储氢装备的长周期安全运行来说,其重要性不言而喻。截至目前,氢环境下材料的脆化损伤机理仍在持续研究中。目前,通过研究氢在材料中的吸附和扩散方式、氢与材料中裂纹萌生和扩展的关系等,初步揭示了不同金属材料的氢脆机理,并通过研究材料种类、氢气压力等因素的影响,提出了氢环境下材料选择的考虑要点。

2024 年柔性电池研发热点回眸

摘要:随着柔性电子技术的发展,柔性电池因其可弯曲、折叠和拉伸等特点,成为可穿戴设备、软体机器人和植入式医疗设备等领域的重要技术。综述了柔性电池领域的研究进展,包括其关键组成部分、制造技术及实际应用案例等。详细探讨了柔性电池的核心组成材料,包括柔性电极、电解质和集流体的最新进展及其在性能提升方面的作用。介绍了柔性电池制造中所采用的先进技术,如静电纺丝、3D 打印等,并分析这些技术在柔性电池制造中的优势和局限性。结合当前技术瓶颈探讨了柔性电池的未来发展方向和潜力。