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钠离子电池锰酸钠正极材料研究进展与发展趋势

钠离子电池锰酸钠正极材料研究进展与发展趋势

摘要：近年来，钠离子电池凭借钠资源储量丰富、分布广泛、价格低廉、绿色可持续发展、安全稳定、集成效率高、快速充电性能优异、低温性能好等一系列优势被认为是锂离子电池当前最好且最有发展前景的互补品，也是未来发展大规模电化学储能最具前景的系统之一。然而阻碍钠离子电池发展的因素是正极材料体系结构易发生相变、放电比容量不够高、循环性能不够好等问题。目前，钠离子电池正极材料的研究中过渡金属氧化物材料表现出更多样的结构种类、更优的结构稳定性、更高的比容量、良好的充放电循环性能和其他优异的电化学性能。本文针对锰酸钠正极材料微观以及宏观结构的研究进展进行归纳总结，着重对不同钠含量的锰酸钠材料通过三种不同位点(钠位、锰位和氧位)掺杂以及包覆的手段进行系统深入的研究，详细展示并论述了不同元素不同位点掺杂以及不同包覆手段所带来的增益效果。在未来的发展过程中，应加强对微观宏观结构的进一步提升，拓展多元素多位点掺杂种类、掺杂比例、搭配类型和包覆材料种类等，提升包覆技术，并不断加强钠离子电池电解液、负极材料等配件的创新与发展。
新能源 2024年05月05日
高温相变储热材料制备与应用研究进展

高温相变储热材料制备与应用研究进展

摘要：面向工业领域蒸汽供热需求，大力发展高温相变储热技术，有效调节电网峰谷负荷，有力促进电能替代，助力实现“碳达峰、碳中和”目标。本文通过对近期相关文献的回顾，首先介绍了相变材料优选原则与方法，其次介绍了高温相变材料的分类，着重阐述了盐基高温复合相变材料的最新研究动态，包括金属泡沫/无机盐、石墨泡沫/无机盐、膨胀石墨/无机盐、多孔陶瓷/无机盐复合相变材料和黏土矿物/无机盐相变复合材料，指出高温复合相变材料可以改善无机盐低热导率和热稳定性、腐蚀密封材料等问题。然后总结了高温相变材料的制备方法，指出浸渗法、溶胶-凝胶法、冷压烧结法在实际应用中各有利弊，相比之下，冷压烧结法是制备盐基复合材料最具成本效益的方法。最后重点介绍了高温复合相变材料在工业过程余热回收、电力调峰、太阳能热发电三个领域的应用现状，为研究不同场景下蒸汽型高温相变储热系统容量配置和经济评估方法提供了理论基础。
新能源 2024年05月05日
镁空气电池阳极研究现状

镁空气电池阳极研究现状

摘要：镁空气电池作为一种高能量密度和低成本的储能装置，在绿色清洁能源中受到广泛关注，但阳极合金的自腐蚀行为和放电产物等限制了镁空气电池的应用。本文围绕镁空气电池阳极材料，首先总结了镁空气电池的研究现状及当前主要问题，探讨了其优势；然后从体系多元化的角度评述了镁空气电池阳极材料的发展现状，从阳极合金化、塑性变形处理、热处理和电解液优化等方面综述了镁空气电池阳极改性策略。此外，还阐述了晶粒尺寸、第二相和织构等微观结构对镁空气电池性能的影响，最后展望了镁空气电池的发展前景。
新能源 2025年03月21日
新型能源技术对未来装备发展的影响

新型能源技术对未来装备发展的影响

摘要：近年来，高比能可充电电池、太阳能电池、柔性电源、燃料电池及其他新能源技术飞速发展，甚至呈现出爆发式发展的态势。这些动力与能源技术具有高度的军民两用性和军种通用性，其快速进步将带来装备形态、使用方式、部署模式的改变。主要体现在：高比能电池、小型便携式电源、能量回收技术有望打造能长期独立作战的超级士兵系统；燃料电池技术通用性强，可用于潜艇、战车及各种无人平台；无人干预充电尤其是无线充电技术，将大幅提升作战无人平台的作战半径；太阳能、波浪能、海洋温差能、微生物燃料电池等新能源技术有望实现无人值守传感器的无限续航力。
新能源 2024年01月08日
钠离子电池硬碳负极材料研究进展

钠离子电池硬碳负极材料研究进展

摘要：随着高性能电极材料的开发和储钠机理的研究，钠离子电池的电化学性能得到极大的提升。硬碳作为公认的最成熟和最具商业化潜质的负极材料，仍面临着首次库仑效率低、倍率性能较差等问题。同时，科研人员投入巨大精力深入研究硬碳储钠机理，探索提高性能和降低成本的合成方法。但对于储钠机理仍存在分歧，尤其对低压平台区的储钠机制有较大争议。本工作通过对近期文献的综合分析，基于硬碳材料的嵌入、吸附及纳米孔填充三种不同储钠过程，着重介绍了“嵌入-吸附”“吸附-嵌入”和其他多种形式的复合储钠机理。随后，在深入了解硬碳材料储钠机理的基础上，分析了比表面积、孔隙、缺陷、层间距和官能团等对硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。同时介绍了结构优化和涂覆涂层方法表面改性对改善硬碳负极材料倍率性能和首次库仑效率的影响。为了促进硬碳的实际应用，阐述了电解质优化对ICE 膜性能改善及倍率性能的影响。综合分析表明，硬碳材料改性及电解液优化，有望同时实现高倍率性能、高首次库仑效率和循环稳定性。
新能源 2024年05月05日
质子交换膜电解水技术关键材料的研究进展与展望

质子交换膜电解水技术关键材料的研究进展与展望

摘要：氢是碳中和能源系统的重要组成部分，为重工业和长途运输等难以脱碳的行业提供了一种可替代路径。可再生能源电解制氢是最可持续的制氢技术，为整合间歇性可再生能源提供了额外的灵活性，并可以作为季节性储能。质子交换膜(PEM)电解水技术具有电流密度高、运行压力高、电解槽体积小、整体性和灵活性好等优势，与波动性较大的风电和光伏有很好的适配性，但目前的主要挑战之一是其成本较高。本文对PEM电解水技术的成本组成及应用现状进行了总结，并详细分析了PEM电解槽中的关键材料、制备工艺及组件制造的研究进展。研究认为，通过新型的结构设计、制备策略和制造技术，可以提升贵金属催化剂的活性和利用率，减少膜厚度以降低欧姆极化，降低双极板的原料和加工成本，改善电解槽的结构设计和组装。最后提出了未来PEM电解水技术的研发方向和目标，通过材料性能的技术创新、组件制造工艺的优化、电解槽生产规模的扩大，能显著降低PEM电解水设备的成本，加速PEM制氢的规模化发展。
新能源 2024年05月05日
固态锂电池十年（2011—2021）回顾与展望

固态锂电池十年（2011—2021）回顾与展望

摘要：采用固体电解质取代液态有机电解液的固态锂电池，有望使用更高比容量的正、负极材料，从而实现更高比能量的电池体系，同时可彻底解决电池的安全性问题，符合未来二次电池发展的方向，是电动汽车和规模化储能的理想电源。为了实现兼具高比能量、高安全性、长寿命等特性的固态电池，进而推进全固态锂电池的实用化，2011—2021年间各国的科学家做了大量工作，并取得了许多突破性进展。本文以固态锂电池关键材料为出发点，回顾了2011—2021 年以来固态电池的研究进展，包括锂离子固体电解质材料，电极/电解质界面调控，固态电池技术等方面，总结了现在存在的挑战及解决方案，并对该领域未来可能的发展提出了展望。
新能源 2024年05月05日
基于氧化物固态电解质的储能钠电池的研究进展

基于氧化物固态电解质的储能钠电池的研究进展

摘要：规模储能是碳中和多能互补生态系统中的关键一环，是连接清洁能源和智能电网的桥梁，是保障国家能源安全的重要举措，其中先进的二次电池是关键的核心技术。由于兼顾高功率密度、资源丰富等优势，基于氧化物固态电解质的钠电池(OSSBs)，尤其是以液态金属钠为负极的体系，已成为最有发展潜力和应用价值的规模储能技术之一。但是，目前的OSSBs在长循环稳定性、安全性和成本方面仍存在不足，阻碍其实际广泛应用。重要的是，如何在降低成本的同时，实现OSSBs中表界面电化学行为的有效调控及对储能性能的提升已经成为目前研究的重点。本文重点介绍了近年来OSSBs的研究进展，主要针对钠-硫电池和钠-金属氯化物电池等在内的典型体系，从OSSBs成本控制、运行温度降低以及应用可靠性优化等几个关键方面分析了国内外的发展，进而提出了对储能钠电池的未来展望。
新能源 2024年05月05日
钠离子电池碳负极材料的研究进展

钠离子电池碳负极材料的研究进展

摘要：钠离子电池具有资源丰富和成本低等优势, 在大规模储能领域受到广泛的关注。开发具有高比容量和长循环稳定性的电极材料是钠离子电池走向应用的关键. 碳材料作为钠离子电池的负极材料, 具有可调控性高与稳定性好等优势, 具有应用潜力。目前, 研究较为广泛的碳材料主要包括石墨、无定形碳、杂原子掺杂碳、生物质合成碳, 但这些碳负极材料存在着钠-石墨化合物热力学不稳定、较大的体积变化以及初始库伦效率低等问题,制约了钠离子电池的发展与广泛应用。通过对碳材料的结构进行修饰改性及将其与电解液进行匹配, 可以有效提升其储钠性能。本文对这几类碳材料的结构特点、电化学性能、储钠机理、面临的问题、改进方法以及商业化前景进行总结, 为钠离子电池碳负极材料的发展提供新见解。
新能源 2024年05月17日
钠离子电池储能技术及经济性分析

钠离子电池储能技术及经济性分析

摘要：储能技术是构建能源互联网的关键支撑技术，是保障电网稳定运行、优化能量传输、消纳清洁能源、改善电能质量等的重要手段。电化学储能具备地理位置限制小、建设周期短等优势，是主流储能方式之一。目前，在电化学储能中发展最为成熟的是锂离子电池技术，但随着电动汽车普及和大规模储能应用，锂离子电池或将面临锂资源紧缺的问题。钠离子电池由于资源丰富、成本低廉、能量转换效率高、循环寿命长、维护费用低等优势，已成为目前储能技术的研究热点。本文对钠离子电池储能技术的可行性和经济性进行了分析，与当前主流储能技术进行了对比，从度电成本这一经济性角度分析了钠离子电池在大规模储能领域的优势，简要介绍了钠离子电池的应用场景及1 MW·h钠离子电池储能示范案例，并在此基础上给出了钠离子电池应用于储能电站的一些思考和建议。
新能源 2024年05月05日