摘要：环境污染与温室效应的日益严重促进了清洁二次能源的发展与利用。具有高能量密度、环境友好等特性的锂离子电池成为最佳的储能载体。但当温度低于0℃时，传统石墨负极难嵌锂，电池性能急剧恶化，且低温充电时易析锂引发安全问题。为了满足锂离子电池的低温应用需求，通过改变电解液成分使其熔点降低，并调节SEI成分与去溶剂化过程，能够降低电荷转移阻抗，但石墨负极的本质属性使其低温应用受到限制。为从根源上解决锂离子电池低温性能差的问题，需要寻找具有适中工作电位、高离子扩散能力、高容量的新型负极材料替代传统石墨负极。嵌入式负极材料中，钛酸锂和二氧化钛具有较好的低温与倍率性能，但能量密度较低，应用范围受到限制，研究重点在于进一步挖掘其低温高倍率能力，使其应用在较为恶劣的服役环境中。合金的嵌锂反应在低温下较易进行，并且能够提供较高容量，其是极具潜力的锂离子电池低温负极材料，可以通过复合结构设计与表面改性提升其低温性能与循环寿命。基于转化反应的负极材料通常具有较高的赝电容效应，较快的表面反应受温度的影响较小，能够在低温下实现快速的充放电，通过纳米结构设计等方法能够进一步增强材料的赝电容效应。尽管Na、K、Mg 等新型金属离子电池能量密度较低，但资源丰富，并且本征低温性能优于锂离子电池，在寻找与之适配的负极材料后有望成为重要的低温储能器件。本文根据金属离子在负极材料中的存储方式来分类，综述了低温锂离子电池以及新型金属离子电池负极材料的研究进展，并展望了低温负极材料的发展趋势。

摘要: 有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池具有制备成本低、光电转换效率(Photoelectric Conversion Efficiency, PCE)高的巨大优势, 显示出广阔的商业化前景。经过十几年的深入研究, 钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells, PSCs)的实验室器件(＜1 cm2)、大面积器件(1~10 cm2)、迷你模组级器件(10~800 cm2)和模组级器件(＞800 cm2)的最高认证PCE已分别提升至26.10%、24.35%、22.40%和18.60%。随着PSCs 面积扩大, PCE 急剧下降, 这主要是因为制备方法的局限性，难以获得高质量的大面积钙钛矿薄膜。实验室器件常采用的旋涂法难以应用到实际生产中, 目前大面积钙钛矿薄膜的制备方法主要有刮涂法和狭缝涂布法, 但其存在薄膜成核结晶过程难以精确控制等问题。本文从大面积有机–无机杂化钙钛矿薄膜的制备方法入手, 介绍了大面积钙钛矿层成膜机制及薄膜质量提升策略。最后, 对未来高PCE、高稳定性的大面积PSCs 的制备技术和应用进行了展望, 旨在对高性能的大面积PSCs 研究提供有益参考。

摘要:镁离子电池具有原料丰富、成本低廉、环境友好以及高体积比容量等优点,近年来备受广泛研究。然而,充放电过程中缓慢的Mg2+ 扩散动力学性能、镁金属负极表面钝化层的形成以及电解液对空气敏感、腐蚀性强与电压窗口低等问题阻碍了其发展和实际应用。探索合适的电极材料以及与之兼容性好的电解液对镁离子电池的发展至关重要。简述了镁离子电池的工作原理,总结了镁离子电池正极、负极材料以及电解质的研究现状,并探讨了它们存在的问题以及相应的解决策略,旨在推动镁离子电池的进一步发展。

摘要：在推进“双碳”目标实现的过程中，中国的能源系统迫切需要加快转型。工业部门由于其特有的对传统化石能源燃料和原料的依赖，发展过程中存在大量难减排的行业，氢能以来源丰富、绿色低碳、应用广泛等优势为工业部门提供了一条切实可行的深度脱碳路线。为此，构建了3 阶段模型框架，测算了中国工业部门重点行业氢能需求量，最后探讨了氢能供给结构的优化路径。研究结果显示：①工业部门用氢主要集中于钢铁、水泥、甲醇及合成氨等难以通过电气化实现脱碳的关键行业；②从需求侧来看，在参考情景、低渗透情景及高渗透情景下，2060 年工业部门的氢能需求量分别为2 509.1×104 t、5 037.8×104 t、6 865.7×104 t ；③从供给侧来看，氢能供给结构将从以化石能源为主的灰氢逐步过渡到以可再生能源为主的绿氢；④随着绿氢的应用比例增高，预计在2020—2060年期间，氢能可累计替代煤炭41.7×108 t 标准煤、石油11.3×108 t 标准煤，累计碳减排贡献比例有望达16.7%。结论认为，中国工业部门减少化石能源需求量和碳排放量需要重点依托绿氢产业的高质量发展。

摘要：锂离子电池(LIB)因其能量密度高、循环寿命长而被广泛用于移动储能。然而，锂资源的有限严重限制了其在大规模储能领域的应用。近年来，钠离子电池(SIB)由于成本低、安全性高等优点，成为了LIB有前途的替代品。硬碳具有较低的氧化还原电位、稳定的结构、较大层间距和相对较低的成本，被广泛用作SIB的负极材料。然而，硬碳负极较差的倍率性能和较低的首次库仑效率限制了SIB的性能。综述了钠离子电池硬碳负极的研究进展，包括硬碳储钠机理、前驱体选择以及制备工艺对硬碳性能的影响。

摘要：负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素，人造石墨是重要的锂离子电池负极材料。石油焦的热膨胀系数低，空隙度低，灰分、硫、金属元素含量低，导电率高，易石墨化。此次研究选择３ 种普通石油焦，并通过石墨化制备人造石墨。对３种石油焦原样和石墨化样品进行分析表征，比较其各种性能，研究石油焦石墨化后的变化，并通过电化学分析验证石油焦石墨化后其性能是否达到商用锂电池负极材料水平。实验结果表明：在2750 ℃石墨化处理后，相较于原石油焦样品，３种石墨化样品结构重排，拥有更明显的规整层状结构；含碳量提升，其他例如氢、氧等杂元素和金属元素含量下降；均显现出较低的电极电位和稳定的充放电平台，首次库伦效率分别为85.00%、78.20%、82.96%。经过150次循环后，比容量分别保持在273.00、259.00、226.20ｍＡ/g，库伦效率接近100%，是锂离子电池负极材料的潜在前驱体。

摘要：储氢环节是连接氢生产到应用的桥梁，也是高效利用氢能的基础。高压气态储氢技术最成熟、应用最广泛，研制轻质、高压、耐腐蚀性强、稳定性好的储氢容器将是未来高压储氢的研发热点。固态储氢是利用固体材料吸附方式实现氢的存储，主要包括金属材料、复合氢化物、碳基材料、有机框架储氢材料、无机多孔储氢材料等。从储能密度角度看，低温液态储氢是一种十分理想的储氢方式，但也存在能量损失大、成本高昂等问题。有机液态储氢具有储氢密度大、安全性好、载体可循环使用等显著优点，被认为是最有希望实现大批量、远距离氢储运的重要方式之一，甲基环己烷(MCH)、二苄基甲苯(DBT)、N-乙基咔唑(NEC)、甲醇/甲酸等是当前有机物储氢介质的研究热点且具有商业化前景。目前有机液态储氢还存在脱氢效率低、能耗大、氢纯度不足等问题，大部分技术仍处于研究或初期示范阶段。短期内高压气态储氢仍是储氢方式的主流选择。中期内发展的重点是有机液态储氢和固态储氢，低温液态储氢主要应用在大批量、长距离的特殊储运场景。长期来看，融合多种储氢方式的优点，开发集成式耦合储氢技术是未来发展的关键，高效、长寿命、经济性好的储氢介质/催化剂体系是未来储氢技术的研究重点。

摘要：在能源匮乏、环境污染严重的今天，研发可循环利用、环境友好的新型能源材料与器件具有重要意义。热电材料可直接实现热能与电能的相互转换，为解决这一问题提供了新的途径。特别是，近年来由于柔性热电器件展现出自供电、可穿戴等优势，受到了人们的高度重视。本工作通过引入聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)基底，利用单壁碳纳米管(single-wall carbon nanotube，SWCNT)/Bi2Te3热电复合薄膜材料优异的热电性能和柔韧性，设计制作了一种可拉伸变形的三维拱形结构的微型热电发电器件。该器件充分利用薄膜材料面内最佳热电性能方向，通过器件内外温差获得热-电性能转换，在电极两端产生电势差，实现发电。该微型柔性热电器件在温差为4 K时，输出电压为4.8mV，最大输出功率达2.6×10-9 W，功率密度为3.9×10-9 W/cm2，器件的最小弯曲半径为3mm。这种微型柔性热电器件的制备工艺简单易行、成本低廉，为柔性热电薄膜发电器件的研制提供了新途径。

摘要：光超级电容器是一种将光伏转换装置与超级电容器相结合的集能源收集与存储于一体的设备，其双重功能使其在未来柔性可穿戴以及便携式设备上的应用具有巨大潜力。介绍了基于第三代太阳能电池的各类光超级电容器的发展历史和近几年来的相关代表性研究成果。阐述了构建性能更佳的光超级电容器所面临的问题和挑战， 并给出了相应的措施及建议。最后对该领域未来的研究方向和机遇进行了展望。

摘要：风电、光伏发电等新能源行业是支撑实现“双碳”目标的关键领域，我国风电、光伏发电的装机规模居世界首位，保障关键金属材料供应、进行更精准的新兴固废管理具有重要意义。本文基于我国风电、光伏发电行业的历史数据和规划目标，设定了不同的发展情景；应用风电、光伏发电设备的寿命分布模型，评估了我国新能源行业关键金属的需求、废弃和供应情况；重点识别了银、铜、镓、银、钢铁、钕等金属的供应压力，为2060年前构建绿色低碳能源发展格局提供了基础支撑。在基准情景下，2035年的风电、光伏发电行业退役量分别为4.6 GW、28.3 GW；2035年、2060年的风电、光伏发电设备退役量（按质量计）分别为2.54×106 t、1.048×107 t。从我国新能源行业的关键金属供应压力来看，2030—2060 年，钢铁为低风险（≤5%），钕为中高风险（25%~50%），铜、银为高风险（50%~100%），镓、铟因需求峰值过高而被列为极度危险等级。改善新能源产业供应链的安全性和多样性，既需要确保金属矿产资源的可持续供应，也需要开展回收循环和高效利用；为此建议将风电、光伏发电退役设备按照废弃电器电子产品进行管理，将风电、光伏发电企业纳入《固定污染源排污许可分类管理名录》，加快完善分布式新能源固废回收体系，切实提高新兴固废回收技术水平。