金属单原子催化剂用于稳定锂金属负极: 原理、进展和前景

摘要：电子器件和新能源汽车的快速发展促使人们不断追求具有更高能量密度的储能器件. 锂离子电池作为当前最主流的储能器件, 其负极材料以石墨为主, 然而石墨较低的理论比容量已无法满足高能量密度的发展需求. 锂金属负极具有极高的理论比容量和最低的嵌锂电位, 被认为是下一代锂离子电池最理想的负极材料. 但是, 锂金属负极在电镀和剥离过程中极易形成锂枝晶, 所带来的安全性和稳定性问题严重阻碍了其商业化应用. 近年来, 金属单原子(SACs)策略常被用来解决上述难题. SACs因其独特的局部配位环境、极高的表面自由能和接近100%的原子利用率, 能够促进锂离子在基底上的传输并诱导锂的均匀沉积, 在抑制锂枝晶生长方面展现出了极大的潜力. 基于此, 本文综述了近年来SACs应用于锂金属负极的研究进展, 从作用机制着手, 围绕五个维度, 包括SACs调控基底亲锂性、SACs提高碳基底结构稳定性、SACs修饰电池隔膜用于调控电解液中锂离子均匀分布、SACs加快去溶剂化动力学, 以及SACs提高电极表面扩散动力学, 对其在锂金属负极上的具体应用做了全面介绍, 并在此基础上提出了SACs应用于锂金属负极的主要挑战, 期望能为锂金属电池未来的发展提供思路.

新能源 2025年12月19日 1 点赞 0 评论 182 浏览

磷酸铁锂正极材料的研究现状

摘要：磷酸铁锂正极材料具有比容量大、安全性高、性价比高以及循环寿命长等优点，被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。论述了橄榄石型磷酸铁锂的晶体结构特征以及充放电反应机制，综述了近年来采用葡萄糖、活性碳和石墨烯等不同的碳源进行碳包覆, 硫离子、镁离子、镍离子、氟离子、钒离子、钠离子和银离子等不同金属离子和非金属离子进行离子掺杂以及蒸发诱导自组装法、碳热还原法和喷雾干燥法等不同合成方法进行材料纳米化等改性方式对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响。最后简要分析了目前改性方法仍存在的问题，并对其前景进行了展望。

新能源 2024年07月18日 1 点赞 0 评论 273 浏览

2023年镁基储氢材料研究热点回眸

摘要：2023年，镁基储氢材料及其固态储运氢技术研发与应用发展迅猛，热点频现，出现了诸多显著成果。在材料设计开发方面，通过多种改性手段有效改善了镁基储氢材料的热/动力学性能，实现了材料在近室温条件下吸氢，200℃以下放氢，循环寿命也在不断提升。在工程应用方面，全球首台吨级镁基固态储运氢车问世，多个示范应用项目与材料生产线开始落地建设。社会各界都在关注并积极推动镁基储氢材料与系统的研发，努力探索潜在的产业应用。根据镁基储氢材料的催化改性、纳米化改性、合金化改性、系统装置开发和示范应用五大方向，总结了2023年国内外镁基储氢材料的重要进展，探讨了镁基储氢材料在氢储运、氢储能和固体氧化物燃料电池发电等领域的应用场景，展望了镁基储氢材料在2024年所面临的机遇与挑战。

新能源 2025年01月24日 1 点赞 0 评论 328 浏览

双极膜研究进展及氢能方向应用展望　

摘要:燃料电池、电解水制氢等利用氢能的可再生能源转换技术在“双碳”目标进程中扮演着关键角色,双极膜燃料电池和双极膜电解水制氢是近十几年才提出的、以双极膜为电解质的新型电化学能源转换装置。从双极膜水解离机理出发,详细介绍双极膜的组成、界面层结构及制备工艺,并对双极膜在不同领域的应用进行了梳理和展望,其中主要着眼于双极膜在燃料电池和电解水制氢2大氢能领域的国内外研究进展,探索由双极膜结构带来的独特应用优势,提出关键问题和发展方向,总结绿色制氢发展的机遇和挑战。

新能源 2024年10月12日 1 点赞 0 评论 276 浏览

MXene复合气凝胶在电化学储能领域的研究进展

摘要：MXene材料目前已在电磁屏蔽、传感、污水处理等多个领域具有广泛应用，其优异的电化学性能使得其在储能领域也展现出广阔的应用前景。然而，MXene 的自堆叠与易氧化等特性，限制了其进一步发展。将MXene组装成三维(3D)结构复合材料是解决上述问题的有效途径之一。3D多孔结构能为离子传输/存储提供更多通道和活性位点，可有效提高电化学性能。本文主要回顾MXene复合气凝胶的最新研究进展，详细阐述MXene复合气凝胶的制备方法以及其在电池、超级电容器等储能方面的应用。最后，对其发展方向进行了展望。

新能源 2025年07月13日 1 点赞 0 评论 327 浏览

锂电池热失控安全防护研究进展

摘要：锂离子电池( 简称锂电池) 以其高能量密度、长循环寿命等优点在储能领域得到了广泛应用。然而，由于机械滥用、电滥用和热滥用导致的热失控事故严重制约了锂电池的大规模应用。如何提高锂电池的安全性已成为学者们日益关注的研究热点。因此，本文从多个方面对如何提高锂电池安全性能的相关研究进展进行综合性的评述与分析。首先介绍了锂电池的结构、工作原理及热失控失效机制，然后全面分析了目前更安全的锂电池材料设计研究和锂电池热失控安全监测、早期预警技术，最后针对进一步提高电池系统安全性和稳定性的潜在研究进行了展望。

新能源 2026年02月04日 1 点赞 0 评论 191 浏览

锂金属电池中的氟代功能电解液

摘要：锂金属电池由于其较高的能量密度而受到广泛的关注，但安全性和循环稳定性等问题成为限制其发展的重要原因。电解液是锂金属电池不可缺少的组成部分，发展高效的电解液体系是解决锂金属电池问题的有效手段和策略。由于氟原子的吸电子诱导效应可降低电解液分子的最低未占据分子轨道，促进锂金属负极表面富含氟化锂的固态电解质界面层（SEI）的形成，从而增强电解液与锂金属负极的兼容性并抑制锂枝晶的生长；同时，氟原子的取代可改变电解液分子的静电势分布，从而改变分子的溶剂化结合位点，起到调控溶剂化结构的作用；此外，氟代功能化还可显著改善电解液的阻燃性和高低温性能。本文详细综述了用于锂金属电池的氟代溶剂，从氟代溶剂种类、氟代度以及氟代位置几个方面分类总结了氟代碳酸酯、氟代醚、氟代羧酸酯、氟代硅烷、氟代腈等功能分子，重点阐述氟代功能分子对电解液溶剂化结构调控、SEI组成和形成机制以及电池性能表现的影响。最后，总结和展望了氟代溶剂在锂金属电池体系中的发展前景。

新能源 2026年03月06日 1 点赞 0 评论 160 浏览

相变材料基混合电池热管理系统研究进展

摘要：相变材料冷却在结构复杂性和冷却效率等方面具有应用优势，搭配其他冷却方式可弥补自身存在的热饱和等问题。在分析锂离子电池热问题及相变材料蓄热机制的基础上，重点总结了相变材料冷却以及相变材料耦合空冷、液冷和热管冷却的混合电池热管理系统的研究进展。金属材料在其中发挥着关键作用，如金属相变材料本身具有比有机和无机相变材料更好的导热性和蓄热能力，在电池和热管理系统中具有良好的应用潜力，同时在增强有机相变材料热导率和热管冷却基材等方面应用较为广泛。不可否认，综合多种冷却技术的混合电池热管理系统更有利于实际的应用。

新能源 2026年03月26日 1 点赞 0 评论 117 浏览

锂离子在固态聚合物电解质中传输机制

摘要：【目的】为了设计新型高性能固态聚合物电解质（solid polymer electrolytes，SPEs），深入探讨锂离子在SPEs中的传输机制是核心科学问题，可以在根本上实现高性能SPEs 的理性设计。【研究现状】分析阿伦尼乌斯模型、 Vogel-Tammann-Fulcher（VTF）模型和William-Landel-Ferry（WLF）模型等经典离子传输理论模型的特征及其适用范围； 重点阐述近年来利用先进光谱技术（如红外光谱、 太赫兹光谱等）在实时观测锂离子传输过程中配位环境动态变化方面取得的实验进展；综述分子动力学（molecular dynamics，MD）模拟中的经典分子动力学模拟、 粗粒化分子动力学模拟、 从头计算分子动力学及机器学习分子动力学模拟在该领域的研究现状与发展趋势。【结论与展望】认为先进模拟技术与实验光谱技术协同发展，在解决复杂界面问题等挑战性课题中将发挥越来越重要的作用，为理性设计SPEs提供坚实依据；经典MD模拟具有在计算效率与精度间的良好平衡，仍是当前研究锂离子传输机制的主要手段。

新能源 2026年04月28日 1 点赞 0 评论 121 浏览

低温高压储氢气瓶研究进展

摘要：低温高压储氢是一种新型储氢技术, 在储氢密度、能耗、成本等方面具有显著优势. 由于同时面对低温、高压工况, 稳定可靠的储氢气瓶成为保障高密度安全储氢的关键. 本文介绍了低温高压储氢气瓶研究现状, 综述了气瓶材料、结构层面的相关研究进展, 包括复合材料改性方法和低温力学性能研究、高低温-高低压循环过程中损伤研究、不同缠绕层结构对性能影响研究、现有绝热方式和支撑结构以及高密度储氢性能研究. 综合当前技术进展发现, 开发新型复合材料、揭示温度-压力交变循环过程材料损伤机理及影响因素、建立缠绕工艺参数优化方法、发展高效绝热技术以及基于多因素协同影响的储氢性能优化是未来的研究重点.

新能源 2025年12月22日 1 点赞 0 评论 190 浏览