水泥基结构电池:机制、影响因素及应用

摘要:结构储能一体化复合材料为结构与储能的融合发展提供了创新途径。将水泥基材料用作结构电解质,并与电极材料相结合,即可得到水泥基结构电池。本文系统总结了水泥基结构电池的研究进展,阐明了其导电机制和放电机制,并从电极和电解质两个主要方面厘清了影响其电化学性能的关键因素。研究表明,该电池的电压可达1.5 V以上,体积比容量可达8.45×105 mA·h·m−3,并具备充放电的能力。凭借其结构储能一体化特性,水泥基结构电池在绿色储能建筑、智能化混凝土和能量收集混凝土等领域具有应用潜力。最后,指出了目前存在的问题及未来的研究方向。

增强钛酸铋钠基陶瓷储能研究进展

摘要:陶瓷电容器由于较高的能量储存密度、高的大功率充放电速率和较低的成本等优势,在脉冲功率技术储能系统方面具有应用潜力,得到广泛研究。含铅陶瓷电容器虽然表现出优异的性能,但铅元素对环境和人类健康有着潜在的危害,因此开发无铅电介质电容器成为当前的研究重点。钛酸铋钠( BNT) 由于具有较高的极化能力,在众多无铅电介质储能材料中脱颖而出。然而由于其内部电畴尺寸较大,畴与畴之间相互作用力较强,在撤去电场后,电畴无法迅速复原,导致其剩余极化较大; 再者,BNT 陶瓷击穿场强较低,并且在制备的过程中Bi3+ 和Na+ 挥发导致微观结构和组成成分上的不均性,这些都影响了材料的储能性能。本文针对BNT 陶瓷的上述问题,从增强弛豫效果、提升击穿场强、调控相组成、采取缺陷工程策略和设计多层化结构五个方面综述了近年来提升BNT 陶瓷储能性能的方法,并对这些方法进行综合分析,为改性BNT 基储能陶瓷提供参考。

钠离子电池低温电解质的研究进展与挑战

摘要:钠离子电池因资源丰富、成本低廉、安全性高及环境友好等优势,在低速电动汽车、大型储能系统等领域备受关注。电解质作为电池的重要组成部分之一,承担着在正负极间传输离子的作用,对电池的循环寿命、倍率、安全性及自放电等性能具有重要影响。然而,在低温环境下,由于离子电导率下降、电解质与正负极兼容性变差、去溶剂化能升高、电极/电解质界面性质变差等问题,使得钠离子电池难以发挥理想的性能。本文总结了近年来对低温电解质的钠离子溶剂化结构及电极/电解质界面的新认识,并对基于氢键网络破坏、弱溶剂化、快速反应动力学及阴离子干预的低温电解质设计策略进行了系统分析。最后,提出深入理解电解质的钠离子溶剂化结构、电极/ 电解质界面性质与电解质低温性能之间的关系是未来从电解质角度提升钠离子电池低温性能的关键。

耐候钢用于光伏支架的耐腐蚀优势

摘要:金属腐蚀给光伏支架带来了巨大的经济损失及安全隐患,在不断的研究过程中,针对钢材防腐,提出了各种各样的防腐方法:保护层法、电化学保护法、外加电流保护、用电镀、热镀、喷镀等;但是这些方法不仅工艺比较繁琐,而且增加生产成本,容易造成环境污染,破坏生态环境。在市场需求及国家政策的推动下,耐候钢成为了首要选择。耐候耐蚀钢,在冶炼工艺中加入Cu、P、Cr、Ni、Mn 等几十种稀有元素,使钢体表面在大气环境下逐渐形成非常致密超薄、牢固的氧化层(钝化层),隔绝了氧气和水分子与钢材内部元素化学反应造成的进一步腐蚀,自身具有很好的耐大气腐蚀能力。大大降低了生产成本以及后期维护成本。

二氧化碳热力循环在新型能源系统应用中的研究现状与发展趋势

摘要:新型能源系统的发展亟须突破传统能源系统的效率瓶颈, 并提高清洁能源的消纳水平, 而传统热力循环形式难以满足新型能源系统对高效性、经济性及灵活性的迫切需求. 因此, 发展新型热力循环对突破能源利用瓶颈具有重要意义. 二氧化碳作为天然工质, 在能量转化和能量存储方面具有经济、高效的优势, 将二氧化碳热力循环应用于新型能源系统的潜力正被逐步挖掘. 为阐明二氧化碳热力循环的应用前景, 本文阐述了二氧化碳热力循环的分类、原理及特征, 分析了其应用于发电领域和规模化储能领域的技术难点, 总结了二氧化碳热力循环在不同发电和储能领域的研究现状和发展趋势, 探索了在新型能源系统中应用的可行性. 最后, 对二氧化碳热力循环的未来技术发展方向提出了一些建议.

基于3D打印的钠离子电池负极材料研究进展

摘要:钠离子电池作为一种新兴的能源存储技术,具有成本低、资源丰富、环境友好等优点,但是钠离子具有较大的离子半径,导致离子迁移缓慢,造成其循环寿命短、倍率性能差等问题。三维(3D)打印技术是一种能够快速生产结构物体的先进技术,在微流体、电子和工程领域得到了广泛的应用。近年来,科学家们也开始探索其在储能领域中的应用。该技术作为一种先进的材料制备方法,为实现高效、低成本的负极材料制备提供了新的途径。3D打印技术在制备钠离子电池负极材料方面的应用逐渐受到关注。本综述将简要介绍3D 打印技术概述、3D 打印钠离子电池负极材料的研究进展、3D 打印负极材料(氧化石墨烯、MXenes 和过渡金属氧族化合物等)的性能优化与提升以及面临的挑战与未来展望等方面。

基于机器视觉的太阳能电池片缺陷检测算法综述

摘要:太阳能电池片(Photovoltaic, PV)表面缺陷检测是光伏组件生产中不可或缺的流程。基于机器视觉的自动缺陷检测方法因其高精度、实时性、低成本等优点得到了广泛应用。本文综述了基于机器视觉的太阳能电池片表面缺陷检测方法的研究进展。首先,阐述了太阳能电池片表面成像方式,列举了典型缺陷类型。然后重点分析了基于传统机器视觉算法及基于深度学习算法进行太阳能电池片表面缺陷检测的原理。将传统机器视觉算法分为图像域分析法、变换域分析法进行综述;从无监督学习、有监督学习和弱监督及半监督学习三个方面分别概述了近几年来基于深度学习的太阳能电池片表面缺陷检测的研究现状。对太阳能电池片表面缺陷检测各种典型方法进一步细分归类和对比分析,总结了每种方法的优缺点。随后,介绍了9 种太阳能电池片表面缺陷图像数据集及缺陷检测性能评价指标。最后,系统总结了太阳能电池片缺陷检测常见的关键问题及其解决方法,对太阳能电池片表面缺陷检测的未来发展趋势进行了展望。

新能源产业发展与硅钢用材特点浅析

摘要:新能源是2023 年硅钢行业出现频率最高的热词之一。无论是需要无取向硅钢的新能源发电、用电(新能源汽车),还是需要取向硅钢的新能源变压器输电,均为硅钢产业链供需平衡及结构升级带来了增量市场和发展机遇。然而,热度背后,应理性认知新能源生态的现状、潜能。为此,全面分析了新能源发电、新能源输电、新能源汽车发展现状和未来,以及硅钢用材趋势与特点,供行业人士参考。

铝离子电池电解质的研究进展

摘要:由于社会的快速发展,人们对二次离子电池的要求日益提高。铝离子电池具有成本低、安全性高、循环性能好等优点,是未来替代锂离子电池的理想储能体系。电解质作为电池系统重要组成之一,起到传输离子、连通电路的作用,对电池性能具有直接影响。因此,设计和制备具有良好综合性能的电解质一直是铝离子电池领域的研究热点。本文对目前铝离子电池的液态电解质、无机固态电解质和聚合物电解质的研究现状进行了总结,从成本、电化学窗口、化学稳定性和离子电导率等方面对它们的性能进行了分析,并对未来铝离子电池电解质的发展方向进行了展望。

光热发电储能熔盐研究进展

摘要:光热发电是极具发展前景的可再生能源技术,不仅可实现电力能源的梯次利用,还能与风电、光电等互补运行。基于国内外对光热发电技术的研究,本文综述了光热发电用储能熔盐的研究进展。熔盐是光热发电热能存储系统中理想的传储能介质,具有高热容量、高导热性和低黏度等优异的热物理性质。熔盐储能具有储能容量大、储存周期长和成本低等优点,在光热发电、熔盐反应堆、供暖和余热回收等领域广泛应用。本文首先介绍了光热发电技术的优势和发展,接着归纳总结了光热发电用储能熔盐的主要特性和发展,并对新开发配比的熔盐以及熔盐纳米流体热物理性质进行了阐述,最后总结和展望了下一代光热发电储能熔盐的发展。期望了解光热发电储能熔盐的技术发展,为下一代热能传储系统的设计、制造和运行维护提供参考。