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钠离子电池炭基负极材料研究进展

钠离子电池炭基负极材料研究进展

摘要：钠离子电池是目前新兴的低成本储能技术，被认为是最有可能取代锂离子电池成为大规模储能应用的理想电源之一。在目前所研究的储钠负极材料中，炭基负极原料丰富、成本低廉、可逆容量较大以及倍率性能良好等优点，是目前最具应用前景的储钠负极材料。本文首先简要介绍了钠离子电池概念及其工作原理，随后对石墨、软炭和硬炭材料的储钠行为及国内外研究进展进行了综述，阐明了硬炭材料作为理想的储钠炭负极材料的优势。最后，对上述负极材料的发展前景进行了展望。
新能源 2024年05月05日
锂离子电池富锂锰基正极材料面临的挑战及解决方案

锂离子电池富锂锰基正极材料面临的挑战及解决方案

摘要：随着消费类电子、电动汽车和储能等领域的迅猛发展，亟需提升以锂离子电池为代表的二次储能设备的能量密度，而正极材料是提升锂离子电池能量密度的关键。富锂锰基层状氧化物正极材料(LRM)因具有极高的理论比容量(>350 mA·h·g‒1)和可逆比容量(>250 mA·h·g‒1)被认为是最有前途的锂离子电池正极材料之一。然而，LRM 正极材料的首次Coulombic效率低、倍率/性能差以及快速的电压和容量衰减等问题，严重阻碍了其产业化应用。本文介绍了LRM正极材料的晶体结构及电化学机理等方面的研究进展，分析了LRM 存在的问题及起因。重点从形貌设计调控、掺杂、包覆、缺陷结构设计、梯度成分设计、层状/尖晶石异质结构构建以及电解液添加剂等方面全面介绍了LRM正极材料的改性策略，以期望为LRM正极的未来发展提供思路和指导，最终促进LRM 正极材料的实际应用。
新能源 2024年05月05日
大容量长时储能技术及其在油气行业的应用前景

大容量长时储能技术及其在油气行业的应用前景

摘要：大力发展风光可再生能源清洁电力是加速我国能源结构转型，构建新型电力系统和顺利达成“双碳” 目标的核心举措。我国油气行业拥有大量风光清洁能源丰富的沙漠、戈壁和荒漠等地域资源，而大容量长时储能是平抑清洁电力输出、构建多能互补新格局和建设智慧油气田的关键支撑技术。综述了我国储能行业发展的需求、现状和趋势，介绍了抽水蓄能、压缩空气储能、锂离子电池和铅酸电池等几种典型的储能技术，对比了其各自的优点、发展瓶颈和应用现状。重点阐述了全钒、铁铬和锌溴液流电池储能技术在光储一体化建设中的优势，着重分析了我国油气行业对储能的需求和产业布局，以及大容量长时储能技术在油气行业清洁替代和绿色转型过程中的应用前景。
新能源 2024年05月05日
高能锂硫电池正极催化剂、负极保护材料的分析与展望

高能锂硫电池正极催化剂、负极保护材料的分析与展望

摘要：锂硫电池具有能量密度高、成本低、环境污染少等优势，是过去十年里最引人关注的储能系统之一，被认为是极有前途的新型二次电池。近年来，随着电动汽车的飞速发展，对高性能、长寿命电池的研究提出了极高的要求，锂硫电池的天然优越性能够满足该要求，并且展示了广泛的应用前景。然而由于电池运行过程中仍然存在着电极-电解质界面化学难以控制的问题，如何提高电池的性能和寿命引起了研究人员的广泛关注。随着各种类型高效正、负极材料的提出，锂硫电池的未来具有很好的发展前景。文章综述和讨论了最近的研究成果，从正极异质结构催化剂、单原子催化剂和负极保护材料这3 个方面全面总结了用于高活性锂硫电池的催化剂最新进展。其中：异质结构催化剂不仅可以将两种功能互补或相互增强的材料结合在一起，而且在界面处具有内部电场，可以增强锂电池中多硫化锂转化反应的动力学；单原子催化剂由于其在结构-活性关系和反应机理中的原子级适用性及具有原子精度的结构可调性为解决锂硫电池多硫化锂的穿梭等问题提供新的策略；负极材料不仅可以抑制多硫化锂的穿梭，而且可以稳定金属锂的表面。
新能源 2024年05月05日
固态锂电池研究及产业化进展

固态锂电池研究及产业化进展

摘要：相比于传统液态锂离子电池，固态锂电池(SSLB)用固态电解质代替有机电解液，安全性和能量密度均大大提升，可以有效降低电动汽车安全隐患和缓解用户续航里程焦虑。固态电解质作为电子绝缘体和离子导体是SSLB核心要素之一，同时其存在离子电导率低、界面阻抗大和界面稳定性差等问题。通过研究近期相关文献，对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物固态电解质以及复合固态电解质锂电池的离子导电机理、研究进展、存在的主要问题及解决方案进行了综述和讨论。对于提高离子电导率，重点介绍了调整固态电解质组分的方法。对于改善界面问题，主要介绍了界面设计和制成工艺方法改善思路。综合分析表明，通过掺杂和包覆改性固态电解质、探索先进界面研究和诊断技术并指导设计具有优良锂离子传输能力的界面、创新和优化工艺能有效地提升固态电解质综合性能。最后列举了国内外重点企业的固态锂电池产业化进程，对固态锂电池未来应用前景进行了分析和展望。
新能源 2024年05月05日
锂离子电池长寿命石墨电极研究现状与展望

锂离子电池长寿命石墨电极研究现状与展望

摘要：商业化锂离子电池使用的负极材料主要是石墨，在未来的一段时间内石墨仍是主要的负极材料。锂离子电池石墨电极在使用或运输过程中常会出现某些失效，这些失效将影响锂离子电池的使用寿命，因此如何延长锂离子电池石墨电极的使用寿命成为重中之重。通过对近期相关文献的探讨，综述了锂离子电池石墨电极主要的失效机理，然后根据石墨电极的失效机理从材料设计与电极设计两个方面来延长石墨电极的使用寿命，最后指出未来长寿命石墨电极的未来发展趋势。
新能源 2024年05月05日
储能钠硫电池的工程化研究进展与展望——提高电池安全性的材料与结构设计

储能钠硫电池的工程化研究进展与展望——提高电池安全性的材料与结构设计

摘要：钠硫电池作为一种重要的储能技术，已在全球储能市场拥有GW·h级的装机容量，然而其安全问题一直倍受关注，成为制约其产业大规模发展的一大要素。本文首先介绍储能钠硫电池的结构、工作原理及其工程化发展现状，再针对高温钠硫电池应用中存在的安全隐患问题，从电池的电芯层面到模组层面，提出提高钠硫电池安全性能的解决策略。着重综述了基于固体电解质增韧、降低固体电解质局部电流密度、增强封接材料的热机械稳定性、电芯外壳防腐蚀、电池保温箱热管理与火源阻隔等安全策略的材料和结构设计方面的研发进展，最后对高安全性钠硫电池未来在低温化和液流化的研发方向作出设想和展望。
新能源 2024年05月05日
固体氧化物燃料电池双极板材料发展综述

固体氧化物燃料电池双极板材料发展综述

摘要：固体氧化物燃料电池(SOFC)作为第三代燃料电池，以其能量转换效率高、燃料适用范围广、对环境友好、全固态等诸多优势而备受关注。双极板(又称连接体)作为固体氧化物燃料电池的重要组成部分之一，在SOFC电池堆中起到串并联单体电池并隔绝燃料气体与空气的作用，对电池性能及商用成本有很大影响。不同材料的双极板存在不同的性能问题，主要都集中在导电性能、抗氧化性能、化学稳定性及热膨胀系数是否匹配等方面。本文综述了传统陶瓷材料、合金材料、新型陶瓷材料、复合材料双极板的发展历程及最新研究进展，并着重介绍了组分优化设计及表面改性(涂覆活性氧化物涂层、稀土钙钛矿涂层及尖晶石涂层等)两种方式对于合金材料抑制镉元素向外扩散的能力、抗氧化性及导电性的改善。综合分析表明，通过组分优化设计和表面改性弥补合金作为双极板材料的性能缺陷，尝试制备新型陶瓷材料或复合材料等途径，有望获得高性能、低成本的双极板材料，从而实现SOFC的大规模商业化应用。
新能源 2024年05月05日
磷酸铁锂正极材料改性研究进展

磷酸铁锂正极材料改性研究进展

摘要：锂离子二次电池(LIBs)是当今新能源领域的主流储能器件。磷酸铁锂(LiFePO4)凭借高能量密度、低成本、稳定的充放电平台、环境友好、安全性高等优势，成为应用最为广泛的锂离子电池正极材料之一。如何提高其输出功率以及低温下的能量密度和使用寿命，是磷酸铁锂正极材料面临的主要挑战。本文通过对近期相关文献的探讨，归纳总结了近年来针对磷酸铁锂正极材料的主流改性策略。详细分析了元素掺杂提高材料电化学性能的内在机理，梳理了不同包覆剂对磷酸铁锂的保护机制，这两种手段可有效提高磷酸铁锂正极材料的电子电导率和离子扩散速率，实现材料更高的能量密度、更长的循环寿命和更高的倍率性能。此外也总结了磷酸铁锂常见补锂添加剂的特性及其对正极首圈库仑效率和放电比容量的改善行为。综合分析表明，多种元素共掺杂，先进碳材料包覆和高容量补锂材料的添加有望成为提升磷酸铁锂电化学性能的重要策略。最后，对磷酸铁锂正极未来在商业化生产改良和开发柔性电极等方向的发展前景和面临的挑战进行了展望。
新能源 2024年05月05日
钠离子电池储能技术及经济性分析

钠离子电池储能技术及经济性分析

摘要：储能技术是构建能源互联网的关键支撑技术，是保障电网稳定运行、优化能量传输、消纳清洁能源、改善电能质量等的重要手段。电化学储能具备地理位置限制小、建设周期短等优势，是主流储能方式之一。目前，在电化学储能中发展最为成熟的是锂离子电池技术，但随着电动汽车普及和大规模储能应用，锂离子电池或将面临锂资源紧缺的问题。钠离子电池由于资源丰富、成本低廉、能量转换效率高、循环寿命长、维护费用低等优势，已成为目前储能技术的研究热点。本文对钠离子电池储能技术的可行性和经济性进行了分析，与当前主流储能技术进行了对比，从度电成本这一经济性角度分析了钠离子电池在大规模储能领域的优势，简要介绍了钠离子电池的应用场景及1 MW·h钠离子电池储能示范案例，并在此基础上给出了钠离子电池应用于储能电站的一些思考和建议。
新能源 2024年05月05日