磷酸铁锂的高性能化研究进展

摘要:工业革命以来,科技的迅速发展不断丰富着人类的物质生活,与此同时化石能源(石油、煤炭、天然气等)大量消耗,二氧化碳排放逐年增加,全球变暖趋势加剧。燃油汽车是石油消耗的主力军。为落实“双碳”战略目标,新能源汽车发展迅猛。作为新能源汽车的动力来源,动力电池备受关注。开发价格低廉、资源丰富、安全性优异的动力电池是发展新能源汽车的重中之重。目前磷酸铁锂(LiFePO4)和三元正极材料广泛用作混合动力汽车(Hybrid ElectricalVehicle, HEV)和电动汽车(Electrical Vehicle,EV)锂离子电池中。前几年,受国家 补贴政策影响,由于能量密度比三元正极材料低,LiFePO4 正极材料的出货量几乎停止增长,而三元正极材料一路高歌猛进,占据了新能源汽车的主要市场。随着补贴政策的退出,具有橄榄石结构的LiFePO4 因其具有成本低、安全性高、环境友好等诸多优点又重新获得青睐。同时,由于刀片电池等结构设计上的技术进步,LiFePO4电池的能量密度大幅提高。2021年LiFePO4 正极材料的出货量超过三元正极材料,达到47万吨。然而,LiFePO4 较低的电子电导率(

光伏玻璃表面功能膜的研究进展

摘要:光伏玻璃透光率是影响太阳能电池效率的重要因素。在光伏玻璃表面覆功能膜不仅可以提高透光率,还能一定程度上减少在太阳能电池使用过程中由于表面积尘造成的透光率损失。介绍了3 种玻璃表面功能膜(增透膜、防尘膜、自清洁膜)的作用原理,归纳了近年来实验室与工业研究中功能膜设计与制备的研究进展,梳理了各类膜层结构、成分与性能之间的关系,讨论了现有制膜技术中常见的问题、膜层设计与应用过程中的注意事项等。

二维钙钛矿材料在钙钛矿太阳能电池中的应用进展

摘要:钙钛矿太阳能电池出色的光电转换效率和众多的优点使其成为目前的研究热点,而二维钙钛矿作为一类新型材料,具有独特的结构和性质,有望进一步改善钙钛矿太阳能电池的性能。综述了钙钛矿太阳能电池及二维钙钛矿材料的结构特征和性能特点,归纳了二维钙钛矿材料对太阳能电池光电性能和器件稳定性的影响,总结了新型二维/三维复合钙钛矿太阳能电池的特点,分析了二维钙钛矿太阳能电池研究领域存在的问题并展望了未来的研究趋势。二维钙钛矿材料对实现高效、稳定的钙钛矿光伏器件具有重要意义。

卤化物固态电解质研究进展与展望

摘要:全固态锂金属电池具有安全性能好、能量密度高等优势,被认为是下一代高性能高安全储能电池技术的发展方向。开发先进的固态电解质是实现全固态锂电池发展的关键,卤化物固态电解质具有高室温离子电导率、宽电化学窗口及良好的正极界面稳定性等优势,受到了相关学者的广泛关注。概述了卤化物固态电解质的分类、制备方法及离子传输机制,较为深入地阐述了其湿度稳定性及界面稳定性问题,归纳了目前所采用的解决策略及在全固态锂金属电池中实际的应用,并提出了卤化物固态电解质现阶段面临的挑战和未来发展方向,这将有助于推动卤化物固态电解质的进一步发展。

电动汽车退役动力电池中LiFePO4材料再生利用研究进展

摘要:随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,新型环保的储能器件迎来了极大的发展前景。特别是,锂离子电池(LiB)凭借其能量密度高、使用寿命长等诸多优势在众多储能器件中脱颖而出。磷酸铁锂(LiFePO4)材料由于具有热稳定性好、循环次数高、服役时间长、无记忆效应等优势迅速成为电动汽车动力电池正极材料的主流。随着大规模 LiFePO4型电池退役浪潮的到来,如何处置和利用这些废旧电池已成为国内外亟需解决的热点问题。以 LiFePO4型电池的失效机理为基准,从宏观和微观两个角度分析了废 LiFePO4材料再生前后的变化,并从补偿锂和构建还原环境两个维度对废 LiFePO4材料直接再生技术的相关研究进展进行了综述,明确提出废 LiFePO4正极材料更适合走直接再生的回收路径,以期实现废 LiFePO4材料的科学回收。

磷酸铁锰锂材料的合成方法及结构改性的研究进展

摘要:锂离子电池因具有比能量高、循环使用寿命长、无记忆效应等特点而备受关注,并已广泛应用于日常生活中。在已有的锂离子电池正极材料中,磷酸铁锰锂正极材料具有能量密度高、放电比容量大、电压平台高等优点,是一种具有前景的锂离子电池正极材料,然而由于其低导电率和离子迁移速率慢等问题,一直制约着其发展。通过分析磷酸铁锰锂不同铁锰比例、颗粒尺寸及形貌对电化学性能的影响,指出铁锰物质的量比为 0.5∶0.5的小粒径多孔球状颗粒对提高电化学性能有积极的影响;并介绍了采用 Mg、Ti、Ni等离子掺杂或表面包覆改性方法对其进行优化,材料的性能会得到改善;最后对磷酸铁锰锂的发展趋势提出了一些建议,指出对合成工艺的改进和开展更深入的理论研究仍是今后的研究重点。

废旧锂离子电池预处理及电解液回收技术研究现状

摘要:新能源产业的快速发展带动了锂电池行业的快速增长,锂离子电池作为市场占比最高的动力电池类型,已广泛应用于各个行业,但随着电池性能衰减,在可预见的回收周期内将面临废旧电池回收及处理问题。简述了常见锂离子电池类型及结构,介绍了废旧锂离子电池不同的回收方法。针对目前国内外研究现状,重点阐述了废旧锂离子电池预处理工艺和电解液回收处理技术,总结了预处理工艺和电解液回收处理技术的研究进展,对不同方法适用性及特点进行讨论,并对废旧锂离子电池回收行业前景及发展方向进行展望。

能源存储与转化用微纳超结构碳:现状与建议

摘要:碳材料作为电极材料或关键组分在诸多能源存储与转化器件中发挥着不可或缺的作用。然而,传统碳材料存在的结构单一、富含缺陷和织构无序等问题严重制约了相关器件性能的提升,难以满足新能源和电动汽车产业的快速发展需求。针对上述问题,文章提出了微纳超结构碳的概念和设计思想,采用结构纳米化、复合化、有序化设计和功能导向组装,构建碳材料跨越“纳−微−宏”的多层次孔道、多尺度网络、多组分界面,获得具有“精准定制、层次有序、厚密联通、多相耦合”基本特征的微纳超结构碳。同时,文章全面综述了微纳超结构碳材料在能源存储与转换器件中应用的国内外最新研究进展,涵盖了锂/钠离子电池、超级电容器、固态电池、水系电池以及氢能转换技术等关键领域,并对未来储能用碳材料的发展方向和应用模式作出展望。

高稳定性相变储能复合材料的制备及其光电转换性能

摘要:文中采用溶液法制备了以聚乙二醇(PEG)为基体、聚乳酸(PLA)和碳纳米管(CNTs)为支撑结构的相变复合材料。通过微观结构发现,CNTs 在PEG相变复合材料中呈类“隔离”结构分布,显著降低了PEG相变复合材料的导电逾渗阈值,从0.46%(PLA/CNTs)降低至0.13%(PEG/PLA/CNTs);且PEG/PLA/CNTs 相变复合材料在100 次的热力学循环测试中能够保持良好的热循环稳定性和化学结构,在160 ℃的高温环境中能够保持良好的形状稳定性,未出现PEG泄露和塌陷现象。在温敏响应行为研究中发现,PEG/PLA/CNTs 相变复合材料实现了PTC效应到NTC效应的转变;随着测试温度的提高,相变复合材料的能量储能平台逐渐变宽,最高可达37.2 min。在光-电-热效应测试中发现,PEG/PLA/CNTs 复合材料在不同的光照强度下均能体现出储能效果和光电转换效率(η),在150 mW/cm2光照强度下复合材料的η 值达到了42.9%,且随着光照强度的增加,复合材料的η 值随之上升。

质子交换膜燃料电池核心基材性能研究进展

摘要:由于对清洁能源的需求不断扩大,质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)作为一种环保、可靠的新能源电池装置越来越受关注。但是PEMFC现在还有很多问题亟待解决,比如:核心基础材料制造困难、催化剂稳定性低、电池气-液管理等问题。气体扩散层是PEMFC中最重要的部件之一,通常包含碳纸支撑层和微孔层。为了达到PEMFC高性能材料和电池运行的稳定性,本文综述了近年来气体扩散层制备、结构模拟、双极板制备、催化剂层制备以及气-液传输的研究,以期为PEMFC的未来发展提供参考。