锂电池用PEO基复合固态电解质的研究进展

摘要:固态锂离子电池能量密度高、安全性强,是突破电池技术瓶颈的关键,受到了学术界和工业界的广泛关注。固态电解质是固态电池的核心,其中聚氧化乙烯(PEO) 基聚合物固态电解质在改善电极界面相容性方面具有优势,是最有潜力的电解质材料之一。本文系统阐述了PEO 与无机填料间的协同作用及其对复合固态电解质的离子传输性和界面相容性的影响机制。首先对PEO 基复合固态电解质做出概述,并探讨离子传输相关机制,然后分别综述了PEO-惰性填料和PEO-活性填料复合固态电解质体系的设计、制备、性能及机制,最后对复合固态聚合物电解质的未来发展和优化设计做出展望。

MXene在钠离子电池负极中的研究进展

摘要:钠离子电池是近年来热门研究的二次离子电池之一,具有成本低、资源丰富的优点。但钠的原子质量和离子半径较大,导致钠离子电池结构形变,影响其电化学性能。MXene是一种新型的二维层状结构材料,具有高导电性、高可塑性、高耐腐蚀性和大比表面积的特性,在钠离子电池中具有广泛的应用。但MXene作为电极材料时,由于层间的范德华力使得片层易再次堆叠,从而减少了表面活性位点,加长了离子扩散路径,进而影响了钠离子电池的比容量和倍率性能。本文综述了MXene材料在钠离子电池负极中的研究进展,介绍了MXene材料的基本性质和制备方法,详细论述了MXene材料优化改性的方法和储钠机制,总结了MXene在钠离子电池负极实际应用中面临的困难和挑战,并展望了MXene材料进一步发展的方向,希望对MXene材料的实际应用有所启发。

碳纤维基太阳能驱动界面水蒸发器件研究进展

摘要:碳纤维是三大高性能纤维之一,具有较强的光热及电热转化性能,可以高效地将太阳光和电能转化为热能。目前对于碳纤维的应用还大部分基于低密度、高强高模的优势特性上,为了促进碳纤维在界面水蒸发的应用,本文从碳纤维光热及光电耦合两个方面来综述目前碳纤维在界面水蒸发的研究进展,针对碳纤维光滑致密的表面结构及低表面能等缺点,总结其解决方法及在水通道、仿生结构、多级结构、掺杂其他光热材料和回收碳纤维的应用几个方面来讨论碳纤维界面蒸发器的发展,并对将来碳纤维在界面蒸发中的应用提出展望。

废旧锂电池综合回收利用技术研究

摘要:为解决当前废旧磷酸铁锂电池造成的环境污染以及锂资源供不应求的问题,利用回收的废旧磷酸铁锂电池为原料,创新性地提出了一种双极膜的方法:酸浸所得Li2SO4经双极膜电渗析制备LiOH,进而获得精制Li2CO3,最终制成电池级LiFePO4正极材料。主要工艺包括磷酸铁锂电池破碎分选、黑粉浸出、料液除杂、磷酸铁以及磷酸铁锂的合成,从而获得Li2CO3、FePO4主产品及铝粒、铜粒等副产物,并通过合成再生技术,获得了符合GB/T30835-2014中Ⅰ级品标准的LiFePO4正极材料。所制备LiFePO4产品具有96%以上的首次库仑效率及94.5%以上的倍率性能。该工艺达到了节约LiFePO4生产成本、实现可再生资源回收利用的目的。

水系锌离子电池电解液的溶剂化结构调控策略

摘要:水系锌离子电池(AZIBs)具有成本低、安全性高和金属锌资源丰富等特点, 近年来受到学术界和工业界的广泛重视. 但是, AZIBs在循环过程中不可避免地存在枝晶生长、析氢反应和腐蚀问题. 作为AZIBs的重要组成部分, 电解液结构的优化对于增强AZIBs的性能至关重要. 本文系统地分析了AZIBs的电解液结构模型, 将电解液结构分为溶剂化结构、氢键网络和电解液/锌阳极界面三部分, 并且主要针对电解液中的溶剂化结构, 从电解液浓度调控、添加剂工程和固态化设计等方面总结了电解液溶剂化结构调控策略. 本文为今后进一步研究和提升AZIBs的综合性能提供了方向性指引.

有机太阳能电池溶剂退火表征技术研究进展

摘要:有机太阳能电池(organic solar cells, OSCs)因其成本低及其轻量化和可调性等显著优势成为一项重要的绿色能源技术. OSCs活性层的形貌调节和结晶度关乎器件性能的优劣. 因此, 人们提出了各种优化形貌和调节结晶度的后处理策略, 如热退火(TA)、溶剂退火(SVA)、添加剂等. 但是添加剂较差的相容性会影响器件性能. TA和SVA都作为目前流行的后处理策略, 热退火是通过加热给分子提供驱动力, 进而对活性层表面形貌进行优化.而与热退火不同的是, 溶剂蒸气退火能够渗透进薄膜内部为分子运动提供自由体积, 因其操作简单和调控手段灵活等优势而引起了人们的兴趣. 然而, 由于溶剂蒸气对OSCs活性层的影响机制还不明确, 这抑制了SVA的发展. 因此, 本文总结了目前被广泛应用的几种动力学表征技术和装置, 包括拉曼荧光光谱(PL)、紫外-可见光吸收光谱(UV-vis)、掠入射广角X射线散射(GIWAXS)和掠入射小角X射线散射(GISAXS)等, 研究人员可以通过这一综述全面了解SVA的动态过程, 从而有可能提高器件性能. 最后, 展望了SVA表征技术在OSCs中面临的挑战和未来发展方向.

液晶分子优化给体材料组装制备高性能有机太阳能电池

摘要:活性层形貌优化是实现高效、稳定的体异质结有机太阳能电池(OSC)的关键,添加剂工程被广泛用于优化OSC活性层的膜形貌. 基于此,本文工作提出了一种利用具有简单结构的液晶分子4-氰基-4'-庚基联苯(7-CB)作为添加剂优化给体聚合物(PM6)在共混膜中聚集行为的策略. 通过掠入射广角X 射线散射、原位吸收光谱及分子动力学模拟等表征发现,7-CB通过与PM6 的烷基侧链之间的范德华力和CH/π相互作用诱导PM6 规整排列,增强了PM6 之间的相互作用,提高了活性层薄膜的结晶度. 得益于此,无任何后处理的活性层薄膜中电荷传输得到改善,电荷重组被大幅抑制. 基于7-CB处理的PM6:L8-BO制备的硬质和柔性二元OSCs效率分别从15.41%和14.90%提高到18.01%和17.26%.

世界核能科技发展前沿进展

摘要:介绍了核聚变技术最新进展,包括高温超导核聚变、激光点火惯性约束核聚变、托卡马克核聚变装置、国际热核聚变实验堆和中国聚变工程实验堆。指出核能与氢能、太阳能等其他能源的耦合利用为发展可再生能源和实现“双碳”目标提供了新的解决途径;高精度多物理场耦合分析计算、反应堆数字孪生技术、核能信息化与数据库建设是未来核能可持续发展的重要方向。总结了放射性废物处理与处置技术进展,包括中低放废物的减量减容和固化技术、高放废物的放射性核素去除和玻璃固化以及乏燃料处理与处置,表明随着核能技术的进一步革新,呈多元化发展态势的核能预期将在全球能源体系中占据重要地位。

中国海上风电发展现状及对策建议研究

摘要:海洋具有广阔的空间和较为理想的风力条件,相比陆上风电,海上风电能够获取更为稳定和强劲的风能资源,从而提高发电效率和输出功率。在分析中国海上风电发展现状的基础上,结合中国发展海上风电存在海洋资源法律体系不完备、海洋规划体系待深化、海洋综合管理机制不健全、海上风电产业政策支持力度不够等问题,借鉴国外发展海上风电的经验,从完善海洋资源开发利用管理立法、加强海洋空间规划体系保障、健全海洋资源开发利用管理机制、完善海上风电产业链发展政策等方面提出中国发展海上风电的对策建议,可以为中国海上风电产业的未来发展提供参考和借鉴。

2024 年柔性电池研发热点回眸

摘要:随着柔性电子技术的发展,柔性电池因其可弯曲、折叠和拉伸等特点,成为可穿戴设备、软体机器人和植入式医疗设备等领域的重要技术。综述了柔性电池领域的研究进展,包括其关键组成部分、制造技术及实际应用案例等。详细探讨了柔性电池的核心组成材料,包括柔性电极、电解质和集流体的最新进展及其在性能提升方面的作用。介绍了柔性电池制造中所采用的先进技术,如静电纺丝、3D 打印等,并分析这些技术在柔性电池制造中的优势和局限性。结合当前技术瓶颈探讨了柔性电池的未来发展方向和潜力。