封面介紹：電池技術(shù)是現(xiàn)代能源存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分, 在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)至關(guān)重要的地位. 封面圖片展示了動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池在清潔能源體系中的核心作用: 道路上的汽車象征交通工具電動(dòng)化, 體現(xiàn)動(dòng)力電池對(duì)未來交通革命的重要意義; 沿路分布的充電站代表儲(chǔ)能基礎(chǔ)設(shè)施的普及, 彰顯未來能源網(wǎng)絡(luò)的高效便捷; 風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳遞可再生能源與儲(chǔ)能電池深度結(jié)合的理念, 預(yù)示風(fēng)能、太陽能等綠色能源通過儲(chǔ)能技術(shù)得到最大化利用. 詳見本期專輯.
面向未來發(fā)展的動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池專輯
編者按
為綠色能源賦能: 動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的發(fā)展與創(chuàng)新
周豪慎
評(píng)述
基于陰離子電荷補(bǔ)償機(jī)制的高比能二次電池正極材料研究進(jìn)展
趙曉雯, 陳毅龍, 曹鑫, 喬羽, 周豪慎
正極材料作為鋰離子電池的重要組成部分, 直接影響和制約著其儲(chǔ)能本領(lǐng). 在電化學(xué)過程中, 氧相關(guān)的陰離子氧化還原反應(yīng)為高比能電極材料體系提供了更多的可能. 本文從富鋰錳基層狀正極材料和鋰氧氣電池體系兩方面綜述了基于陰離子電荷補(bǔ)償機(jī)制的高比能二次電池正極材料研究進(jìn)展.
基于氧變價(jià)的鈉電池正極材料的機(jī)理研究進(jìn)展
侯雪妍, 唐彬, 于昊, 謝飛, 蔡長焜, 容曉暉, 陸雅翔, 高立克, 胡勇勝
鈉電池作為新興的儲(chǔ)能技術(shù), 因其成本優(yōu)勢和資源豐富性而在市場上展現(xiàn)出巨大潛力. 本文聚焦鈉電池層狀過渡金屬氧化物正極材料, 探討其在提升能量密度和放電電壓方面的優(yōu)勢與挑戰(zhàn), 系統(tǒng)總結(jié)了從鋰電池到鈉電池氧變價(jià)機(jī)理的研究進(jìn)展, 并提出了提升鈉電池性能的可能解決方案, 為未來發(fā)展提供了重要參考.
含雜原子有機(jī)硫正極材料研究進(jìn)展
于錢, 付永柱, 郭瑋
本文深入探討了有機(jī)硫材料在鋰電池正極中的應(yīng)用潛力, 綜述了雜原子如氮、硒等對(duì)材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響. 通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的系統(tǒng)分析, 為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供了理論支持和實(shí)踐指導(dǎo), 為未來電池技術(shù)發(fā)展提供了新的視角和研究方向.
非質(zhì)子型二氧化碳電化學(xué)還原路徑與鋰-二氧化碳電池
劉憶雯, 潘慧, 何平
本文綜述了非質(zhì)子型二氧化碳還原路徑與鋰-二氧化碳(Li-CO2)電池的研究進(jìn)展. CO2還原技術(shù)對(duì)于構(gòu)建可持續(xù)碳循環(huán)和緩解溫室效應(yīng)至關(guān)重要. 本文重點(diǎn)分析了質(zhì)子型與非質(zhì)子型CO2還原機(jī)制, 探討了Li-CO2電池的優(yōu)勢, 提出了優(yōu)化電池性能的策略, 展望了Li-CO2電池未來的發(fā)展方向.
氧化物系鋰離子固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展
王雅秋, 陳俊超, 朱彥者, 張果泰, 王建輝, 張翔宇, 湯衛(wèi)平
氧化物固態(tài)電解質(zhì)具有優(yōu)良的離子傳輸性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性, 是固態(tài)鋰電池的核心材料. 本文綜述了鈉超快離子導(dǎo)體(NASICON)、石榴石(LLZO)、無機(jī)鈣鈦礦(LLTO)和LiPON薄膜等氧化物固態(tài)電解質(zhì), 介紹了其結(jié)晶結(jié)構(gòu)、離子傳輸、電導(dǎo)率提升方法及界面相容性改進(jìn)措施, 綜合對(duì)比優(yōu)缺點(diǎn), 并提出了未來發(fā)展建議.
面向未來發(fā)展的動(dòng)力和儲(chǔ)能電池電解質(zhì)材料研發(fā)進(jìn)展: 從液態(tài)走向固態(tài)
王若, 林久, 陳珊珊, 張通, 張光照, 徐洪禮, 池上森, 鄧永紅, 王軍, 許曉雄
鋰二次電池性能提升與電解質(zhì)材料發(fā)展緊密相關(guān), 其電解質(zhì)材料的發(fā)展也經(jīng)歷著從傳統(tǒng)的有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)到混合固液電解質(zhì), 再到如今已成為全球研發(fā)熱點(diǎn)的純固體電解質(zhì)的演變過程. 本文深入分析電解質(zhì)特性, 探討產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與未來方向, 為鋰電池技術(shù)進(jìn)步與應(yīng)用拓展提供參考.
面向未來儲(chǔ)能的水系銅電池
馮遠(yuǎn)峰, 朱俊冰, 黃志皓, 倪江鋒, 李亮
水系電池是未來儲(chǔ)能的重點(diǎn), 而水系銅電池則由于其優(yōu)良的電化學(xué)可逆性和獨(dú)特的銅離子可變價(jià)特性而引起廣泛關(guān)注. 本文從銅正極和銅負(fù)極的角度系統(tǒng)總結(jié)了水系銅電池的研究進(jìn)展, 從而為其規(guī)?；瘧?yīng)用提供技術(shù)參考.
面向長時(shí)儲(chǔ)能的液流電池儲(chǔ)能技術(shù): 發(fā)展、挑戰(zhàn)及未來展望
許曉璇, 張長昆, 李先鋒
當(dāng)前可再生能源的發(fā)展對(duì)長時(shí)儲(chǔ)能的需求逐步增加. 液流電池由于其高安全性、長壽命的特點(diǎn)成為理想的長時(shí)儲(chǔ)能設(shè)施選擇. 本文綜述了目前液流電池中關(guān)鍵材料的研究進(jìn)展和面臨的挑戰(zhàn), 展望了液流電池在長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)中的發(fā)展前景. 希望本文能為讀者提供有益的借鑒, 促進(jìn)該領(lǐng)域研究的快速發(fā)展.
水系鋅離子電池負(fù)極界面雙電層結(jié)構(gòu)調(diào)控及先進(jìn)表征研究進(jìn)展
周夢奇, 趙學(xué)松, 程展翼, 潘慧霖
本文系統(tǒng)綜述了鋅負(fù)極界面雙電層的結(jié)構(gòu)演變及反應(yīng)調(diào)控策略, 詳細(xì)探討了先進(jìn)的表征技術(shù)與理論模擬方法. 同時(shí), 展望了該領(lǐng)域未來的研究方向, 包括通過多尺度集成研究進(jìn)一步揭示界面演變機(jī)制, 以及在近工況條件下探索鋅電池中雙電層的動(dòng)態(tài)變化. 本文為鋅離子電池的優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供了重要的參考與啟示.
鋰離子電池材料微區(qū)結(jié)構(gòu)相場模擬的應(yīng)用與展望
劉方正, 趙姝, 尉海軍
鋰離子電池憑借體積和質(zhì)量能量密度大、循環(huán)壽命長等優(yōu)勢, 近些年來發(fā)展迅速. 相場模擬作為一種多尺度的方法, 在揭示微區(qū)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)演化方面具有較大的潛力. 本文從鋰離子電池材料微區(qū)結(jié)構(gòu)的角度出發(fā), 全面梳理了相場模擬在電池失效機(jī)制、界面行為、擴(kuò)散過程等方面的應(yīng)用, 并對(duì)當(dāng)前鋰離子電池領(lǐng)域相場模擬的局限性進(jìn)行了總結(jié).
論文
不同電荷載體離子對(duì)有機(jī)物電極電化學(xué)性能的影響
邱璇, 曹永杰, 郭昭薇, 王新柱, 倪志剛, 馬晶, 董曉麗, 王永剛
本 文選擇Li+、Na+、Zn2+和H3O+四種陽離子作為陽離子載體, 以n型有機(jī)化合物芘-4,5,9,10-四酮(PTO)作為研究對(duì)象, 研究了陽離子電荷載體對(duì)n型有機(jī)電極PTO電化學(xué)性能的影響. 結(jié)果表明, 陽離子種類不僅會(huì)影響電極的充放電電位, 還會(huì)影響電化學(xué)穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性.
乙基碘化胺驅(qū)動(dòng)鋰氧氣電池溶劑相介導(dǎo)及固體電解質(zhì)界面原位構(gòu)筑
李博華, 孫雯, 賴靜寧, 張鳳玲, 陳諾, 陳人杰
如何設(shè)計(jì)兼顧氧析出/氧還原反應(yīng)及電極/電解質(zhì)界面穩(wěn)定的可溶性氧化還原介質(zhì), 是當(dāng)前鋰氧氣電池的關(guān)鍵難題. 本文引入乙基碘化胺作為多功能添加劑, 可有效促進(jìn)正極側(cè)溶劑相放電, 加速放電產(chǎn)物分解, 并通過原位構(gòu)建穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜, 優(yōu)化負(fù)極/電解質(zhì)界面, 從而顯著提高電池放電容量和循環(huán)性能.
基于靜電屏蔽效應(yīng)的雙功能鈉金屬電池低溫電解液添加劑
楊永健, 許世錟, 劉聰聰, 鐘世恩, 劉琳, 姚雨, 芮先宏, 余彥
本文開發(fā)了一種新型鈉金屬電池醚類電解液添加劑, 兼具靜電屏蔽效應(yīng)和高離子電導(dǎo)率的固體電解質(zhì)界面層, 解決了電池在低溫環(huán)境下枝晶生長和鈉離子輸運(yùn)動(dòng)力學(xué)緩慢的問題. 基于該電解液, 研制的Na‖VS4全電池呈現(xiàn)優(yōu)異的低溫長循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能, 如在?40°C下能夠穩(wěn)定循環(huán)800次.
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