摘要：大规模应用可再生能源是实现“双碳”目标的必要条件，合理存储与分配这些能源是构建高效能源体系的关键。聚合物先驱体陶瓷(polymer-derived ceramics, PDCs) 因具有独特的合成路径和微观结构、成分结构可调性强、热稳定性和化学稳定性好等特点，在二次电池和超级电容器等先进储能领域具有广泛的应用前景。本文总结了聚合物先驱体陶瓷在先进储能领域的应用现状，从聚合物先驱体陶瓷的发展历史、制备方法、微观结构以及结构-性能关联等出发，综述了其在锂离子电池、钠/钾离子电池、镁离子电池、锂-硫/硒电池、锌-空气电池和超级电容器等方面国内外的研究进展，并对其发展趋势进行了展望。

摘要：采用第一性原理方法对锗溴混合掺杂下甲胺基钙钛矿（MAPbI3）材料的能带结构、态密度、介电函数和吸收光谱进行研究。构建MAPbI3、MAPb0.75Ge0.25I3、MAPbI2.5Br0.5、MAPb0.75Ge0.25I2.5Br0.5这4种钙钛矿结构模型并优化其结构，得出光电特性。研究结果表明，锗溴混合掺杂可改变价带顶与导带底位置及斜率，调控带隙值大小，同时混合掺杂也会改变价带顶与导带底的斜率，4种钙钛矿模型中锗溴混合掺杂时价带顶与导带底的斜率最小，有利于电子跃迁，提升光电转换效率；掺杂锗可提高钙钛矿在可见光区的吸收性能，掺杂溴对钙钛矿光学特性影响不大。

摘要: 用六水合硝酸镧(La(NO3)3·6H2O)和六水合硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)通过水热合成法反应合成了富含氧空位的La掺杂CeO2(La@CeO2)纳米填料,将所得到的纳米填料引入聚环氧乙烷(PEO)基质中,采用溶液铸法制备了PEO/LiTFSI/x(0.2La@CeO2)(x =0%,5%,10%,15%)复合固态电解质(CSEs)。采用XRD、SEM、EDS、EPR对La@CeO2 纳米填料进行了表征,对CSEs的物理性能进行了DSC、TGA和力学性能测试,并测试了其电化学性能。结果表明,水热合成的La@CeO2 纳米填料表面含有丰富的氧空位,含有10%(质量分数)0.2La@CeO2纳米颗粒填料的复合固态电解质表现出了高的锂离子传输性能、良好的循环性能和倍率性能。与PEO/LiTFSI无填料的电解质相比,在60℃时离子电导率为2.5×10-4S/cm,锂离子迁移数为0.55,电化学稳定性为4.9V,抗拉强度显著提升,复合固态电解质与锂金属具有良好的界面相容性,在0.1mA/cm2 的电流密度下,组装的锂对称电池能够稳定运行1200h。同时,组装的LiFePO4|PEO/LiTFSI/10%(0.2La@CeO2)|Li电池在0.5C下循环280次后放电容量仍保持在145.4mAh/g,容量保持率为91.9%,库仑效率仍保持在97.6%的高水平。为构建下一代固态电池高效柔性PEO基固体聚合物电解质提供了可行策略。

摘要：随着能源危机和环境污染日益严重，迫切需要开发出全新的、更加环保且高效的新能源材料以缓解能源紧张的局势，并尽可能地降低传统化石能源体系对环境的影响。在众多探索的新能源材料中，钠离子电池( SIBs) 因钠资源丰富和价格低廉而被广泛研究，展现出巨大的潜力。同时高熵氧化物( HEO) 由于多金属氧化物效应，在能源储存与转换中得到广泛应用，其在SIBs 中的应用最为广泛。然而HEO 作为SIBs 电极材料的综述较少，大部分研究只是聚焦于某一方面，缺乏对其全面、系统且深入的梳理与总结。基于此，本文系统地综述了HEO 的基本定义、合成方法，重点分析了其在SIBs 电极中的应用和性能变化。本综述可为HEO 在SIBs 中的发展提供方案，为促进其在SIBs 中的产业化提供指导。

摘要：水系钠离子电池因其安全性高、成本低、环境友好等突出优势近些年来受到了广泛而深入的研究, 在取得巨大进展的同时也逐步开始了产业化进程. 但是与有机体系二次电池相比, 水系钠离子电池仍然极大地受限于电解液较窄的电化学稳定窗口和电极材料较差的循环稳定性. 迄今为止, 如何解决上述问题依然是这一领域发展的关键. 本综述主要概述了水系钠离子电池电极材料、电解液以及集流体的最新进展, 分析了开发高性能水系钠离子电池的挑战和可能的解决策略, 并进一步讨论了水系钠离子电池的发展前景.

摘要： 碳质材料因具有诸多优异的物理化学性质，在储氢研究领域受到广泛关注。综述了碳材料（石墨、石墨烯、碳纳米管）在镁基储氢材料中的应用现状与研究进展，讨论碳材料负载不同催化剂（活性金属、金属间化合物、过渡金属等）对镁基储氢材料性能（储氢容量、吸放氢动力学、反应活化能、循环稳定性等）的影响。在研究碳材料的催化机制时发现，碳材料在镁基储氢材料中不仅起到催化、助催化的作用，还能抑制晶粒团聚和生长。将碳材料应用于镁基金属氢化物时， 两者的协同效应能使储氢体系表现出高活性；当碳材料负载催化剂时，还起到良好的分散剂的作用，有利于MgH2表面催化剂均匀分散，使储氢体系表现出高循环稳定性。可为储氢领域高性能材料的构建提供一种新的思路。

摘要：锂离子电池因具有比能量高、循环使用寿命长、无记忆效应等特点而备受关注，并已广泛应用于日常生活中。在已有的锂离子电池正极材料中，磷酸铁锰锂正极材料具有能量密度高、放电比容量大、电压平台高等优点，是一种具有前景的锂离子电池正极材料，然而由于其低导电率和离子迁移速率慢等问题，一直制约着其发展。通过分析磷酸铁锰锂不同铁锰比例、颗粒尺寸及形貌对电化学性能的影响，指出铁锰物质的量比为 0.5∶0.5的小粒径多孔球状颗粒对提高电化学性能有积极的影响；并介绍了采用 Mg、Ti、Ni等离子掺杂或表面包覆改性方法对其进行优化，材料的性能会得到改善；最后对磷酸铁锰锂的发展趋势提出了一些建议，指出对合成工艺的改进和开展更深入的理论研究仍是今后的研究重点。

摘要：在考虑电池整体热膨胀及陶瓷蠕变的情况下分析电极层和电解质层的烧结机制，阐明金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFC) 在不同烧结温度及晶粒尺寸下电极和电解质层微观结构的演变、残余应力的分布及变化规律。通过建立Skorohod-Olevsky Viscous Sintering (SOVS) 模型，模拟在不同烧结温度和不同晶粒尺寸下，MS-SOFC 的各层和各界面的相对密度、应力的分布和演化，并通过高温烧结实验揭示异种晶粒尺寸结构烧结后微观结构形貌的变化。结果表明，电解质和电极的相对密度、各层的残余应力值和突变幅度受到烧结温度的影响。当燃料电池各层材料初始晶粒尺寸较小时，烧结导致的致密化率非常明显，随着晶粒尺寸逐渐增大，其致密化率相对较小，且电池各层的残余应力值和突变幅度逐渐减小。纳米氧化钇稳定氧化锆(YSZ) 电解质层更容易烧结，且比亚微米YSZ 电解质层烧结后微观缺陷降低更多。MS-SOFC 烧结后，阴极和阳极的径向应力为拉伸应力，电解质的径向应力为压缩应力。轴向应力和剪切应力在拉压应力之间周期性变化。拥有微米晶的电极层能够在烧结后保持较大的孔隙率，而拥有纳米晶的电解质在提高电导率的同时还能够降低其致密化烧结温度。当晶体尺寸为纳米级时，残余应力值和分布对烧结温度很敏感。

摘要：可穿戴设备在医疗健康、物联网和机器人等领域具有广泛需求, 其发展具有小型化、轻量化、柔性化的趋势, 然而便携式、持续稳定的能源供给方式是限制其应用的瓶颈问题. 基于水伏效应的新型环境能源捕获技术为解决可穿戴设备的持续能源供给问题提供了新的机遇. 相关研究表明, 碳纳米材料在对水能的转换与利用中展现了独特的优势. 本文以导电炭黑为水伏材料, 通过简易的浸涂法及材料表面浸润性调控, 制备了水伏效应和原电池反应产能机制协同作用的可编织柔性纤维状水伏纳米发电机. 其在纯水及多种盐溶液中均能实现持续稳定的产电, 突破了目前水伏发电机对于水源中极低离子浓度要求的限制. 值得一提的是, 该水伏纳米发电机可以利用人体汗液直接发电, 有望作为柔性可穿戴设备稳定的能源供给方式, 解决柔性电子器件的持续能源供给问题.

摘要：纳微米材料在新能源领域发挥着重要的作用，喷雾热解技术被认为是一种具有广阔工业应用前景的纳微米粉体制备技术，其具有工艺流程短、过程连续、生产成本低、反应无污染，所制备的粉末团聚少、粒径分布均匀、比表面积大、化学组分可控以及颗粒的流动性好等优势，被广泛应用在合成复合材料领域。本文对喷雾热解技术在导体与催化剂、多用途材料、太阳能电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料等领域的关键材料制备的研究成果进行了总结，发现多数研究以探究工艺参数对目标材料性能的影响为主，有部分研究重点关注合成具有特定结构的复合材料以及性能优化。目前，实现5 μm 以下小粒径粉体的大规模生产是喷雾热解技术的重点和难点: 气动雾化制备的粉体易实现量产，但产品粒径大，限制了其产业化应用范围; 超声雾化可制备亚微米级粉体( 5μm 以下)，但难以量产。结合文献调研结果，后续研发需从两方面着手，一是在技术研究领域急需加深认识喷雾热解技术机理以及在使用过程中的机理问题，二是在工程应用领域需要对设备、雾化过程进行优化改进，如优化改进雾化喷嘴或者增加促进颗粒减小的方法手段。此外，应积极将喷雾热解技术与其他材料制备技术相结合，进一步探究不同技术相结合的优势，提高材料的性能。