铜单原子催化剂的制备及在电化学能源转化的应用

摘要：电化学能源转化作为一种清洁高效的能源转化方式，是实现“双碳”目标的重要技术途径之一，而开发高性能催化剂，是提高电化学能源转化效率的关键手段。单原子催化剂兼具均相催化剂原子利用率高和非均相催化剂稳定易分离的优势， 在电催化能源转化领域展现出巨大的应用前景。铜（Cu）具有电导率高、 储量丰富、 环境友好的优势， 在电化学能源转化中占据重要地位。本文总结了 Cu单原子催化剂（SACs）的制备策略，如高温热解法、湿化学法、化学气相沉积法、电化学法等，介绍了该类材料在电催化 CO2还原反应（CO2RR）、氧还原反应（ORR）、电解水析氢反应（HER）及N2电化学还原（NRR）等电化学能源转化领域的研究进展和技术应用。最后，总结了Cu单原子在电催化领域所面临的挑战，并对其未来的应用前景进行展望。

新能源 2025年05月28日 1 点赞 0 评论 264 浏览

石墨烯纳米筛: 基础和应用研究

摘要：石墨烯纳米筛材料是当前科技前沿中一种新型二维多孔材料，其平面多孔结构有利于电解质离子的纵向传输，缩短了离子传输路径, 有效避免了传统石墨烯材料普遍存在的问题，如π-π堆叠造成活性面积低、纵向传输性能差、离子传输路径长和电解液不易浸润等，在能量存储与转换领域中表现出比传统石墨烯基材料更为优异的性能。本文综述了近几年来各种结构可定制、结构/组分复杂性高、形态可控制、电化学性能增强的石墨烯纳米筛材料的合理设计和合成的研究进展，着重讨论了石墨烯纳米筛的结构设计对能源存储与转换方面的性能影响，期望为高性能能源存储与转换方面进一步的创新工作提供参考。

新能源 2024年05月16日 1 点赞 0 评论 280 浏览

磷酸锰铁锂正极材料的第一性原理研究

摘要：磷酸锰铁锂(LiMn1−xFexPO4, LMFP)具有高能量密度、低成本、高安全等优势，是新一代锂电正极材料。目前LMFP处于产业化前夕，其面临的主要问题包括电子电导率偏低、倍率性能不足以及对高温的敏感性等问题，铁掺杂量(x，摩尔分数)的优化对于改善以上问题至关重要。但是常规实验方法对铁掺杂量的研究受限于实际条件，很难准确调控单因素变量，导致研究结果通常重复性差，无法确定最佳的铁掺杂量。本文从第一性原理出发，通过对原子结构的密度泛函理论DFT计算，得到不同铁掺杂量下LMFP的晶格常数、形成能、脱/嵌锂电位、扩散势垒和能带结构等参数，方法可靠。通过对以上参数的对比分析，确定了最佳铁掺杂量范围。结果表明：最佳铁掺杂量x 取值范围在0.2~0.4 之间，此时LMFP的结构稳定性最好，同时又可以保持较高的能量密度。磷酸铁锂(LiFePO4, LFP)和LMFP不易形成完全固溶体；LFP的扩散势垒最低，为0.506 eV，说明在LFP 中掺杂锰增加了锂离子的扩散难度。同时计算得到的结构参数也为LMFP后续的实验研究提供了有力的微观结构理论依据。

新能源 2026年02月27日 1 点赞 0 评论 50 浏览

风力发电机部件绿色选型综合评价方法

摘要:为节约风力发电机成本,通过从多个维度权衡风力发电机综合效益、处理定性指标与定量指标的关系、解决定性指标主观因素过大的问题,针对风力发电机部件进行初步选型,确定了需要绿色选型的4种部件,即发电机驱动、变桨、偏航、主传动.基于可持续性评价框架,在全生命周期评价的基础上引入全生命周期成本分析,针对风力发电机制造、安装、使用过程的不同特点引入技术因素,建立部件绿色选型综合评价指标体系.从3个维度分别收集和计算风力发电机部件评价指标值,其中采用切削比能的方法解决加工过程能量消耗数据缺失的问题.在此基础上构建可持续性综合评价模型,建立风力发电机部件评价目标,采用蚁群算法优化最合适的参数.用优化后的模型参数对风力发电机可选部件进行评价,选取综合效益指标最高的部件用于设计和生产.

新能源 2024年09月20日 1 点赞 0 评论 175 浏览

生物质炭材料作为金属空气电池阴极的研究进展

摘要：金属空气电池作为高效的能源转换与存储装置，受到人们广泛关注。然而，阴极反应动力学缓慢及贵金属高昂的成本等一系列问题严重制约了金属空气电池的实用化进程。生物质炭材料因其特殊的电化学性能、环境效益和经济价值，已成为开发高性能金属空气电池阴极材料的重要选择。近年来，生物质炭材料在材料制备和微观结构设计等方面取得了较大进展。本文综述了生物质炭材料在金属空气电池阴极应用的最新研究进展，并从反应机理、合成策略和多维结构（一维、二维和三维）的角度深入阐述其对电催化性能的影响。最后，进一步讨论了生物质炭材料面临的挑战和未来的发展方向。这篇综述为生物质炭材料的结构设计提供了新的视角，旨在为开发高效、廉价和稳定的金属空气电池阴极催化剂提供参考和借鉴。

新能源 2025年01月13日 1 点赞 0 评论 196 浏览

含杂原子有机硫正极材料研究进展

摘要：有机电极材料具有安全环保、材料可再生、结构可设计和价格低廉等优点, 是一种很有前途的高容量锂电池正极材料. 其中, 有机硫化物随着锂-硫电池的发展而受到越来越多的关注. 与硫正极类似, 基于S–S键可逆的断裂与重组, 有机硫化物可以提供相对较高的理论容量. 然而, 有机硫正极材料的电导率较差、氧化还原动力学缓慢、循环稳定性不理想和循环产物易溶解等固有问题严重影响了其发展前景. 通过在有机硫分子中引入杂原子来设计和合成新的有机硫分子是一种有效的策略. 杂化有机硫正极材料因其独特的设计策略和灵活的电化学调控而受到越来越多的关注. 基于此, 本文综述了含杂原子的有机硫化物作为可充电电池正极材料的研究进展, 总结了杂化有机硫正极的反应机理和调控机制, 并对其存在的挑战和未来的发展前景进行了讨论.

新能源 2025年12月08日 1 点赞 0 评论 78 浏览

柔性钙钛矿太阳能电池：挑战与发展

摘要：柔性钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的光伏技术，因优异的光电性能和良好的柔性弯曲特性而受到广泛关注，在穿戴设备、便携式电源等场景中展现出巨大的应用潜力，成为太阳能电池研究的重要方向之一。近年来，国内外研究团队在提升柔性钙钛矿太阳能电池效率、机械弯曲稳定性和延长其工作寿命等方面取得了显著成果。本文介绍了柔性钙钛矿太阳能电池的器件结构，探讨了柔性基底选择、添加剂工程、钙钛矿结晶调控和界面优化等方面所面临的问题与挑战，并总结了提升光电转换效率和稳定性的相关策略。此外，本文还对未来发展方向及性能提升方面提出了展望。

新能源 2026年01月28日 1 点赞 0 评论 59 浏览

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。

新能源 2025年03月17日 1 点赞 0 评论 166 浏览

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。

新能源 2025年05月29日 1 点赞 0 评论 164 浏览

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.

新能源 2026年03月20日 1 点赞 0 评论 14 浏览