钠基-海水电池的发展：“关键部件及挑战”

钠基-海水电池因具有环境友好、能量密度高和海水储量丰富且易得等优势,有望成为新一代储能器件。其原理是以海水为电解液,通过氧化还原反应实现化学能与电能的转换。本文概述了钠基-海水电池的电化学原理、电池结构设计及优化策略;回顾了钠基-海水电池的最新研究进展;最后,讨论了钠基-海水电池性能提升和商业化需要克服的挑战,并展望了该电池未来的发展方向。该论文为钠基-海水电池的发展提供理论指导,进而促进钠基-海水电池为深海能源供应和极端环境能源保障等国家重大需求提供支撑。     

全固态钠离子电池及界面改性

全固态钠离子电池具有原料成本低、安全性高以及能量密度高等特点,在移动电源、电动汽车和大规模储能系统领域表现出巨大的应用潜力。然而全固态钠离子电池的发展和规模化应用亟需解决固体电解质室温离子电导率低、界面电荷转移阻抗大、固体电解质与电极界面兼容性和接触差等问题。本文结合近年来全固态钠离子电池相关报道和本课题组研究成果,概述了β-Al₂O₃型固体电解质、NASICON型固体电解质、硫化物固体电解质、聚合物固体电解质、复合固体电解质的研究进展及发展趋势;综述了全固态钠离子电池界面特性、固体电解质表面修饰、电极/固体电解质界面改性最新研究成果;最后对全固态钠离子电池界面改性策略发展方向进行了展望。本综述有助于加深对全固态钠离子电池界面科学问题的认识,并对固态钠离子电池的发展应用形成理论指导。     

单轴压缩条件下溶蚀岩体力学特性数值试验研究

工程尺度的溶蚀岩体难以开展室内外力学试验,导致溶蚀岩体的力学参数获取存在困难,因此基于岩石矿物含量特征、室内力学试验和岩体结构面特征,采用三维颗粒流离散元法,通过建立等效孔隙型溶蚀岩体模型进行单轴压缩数值试验,进而分析其力学特性和变形破坏机制。研究表明：采用改进平行黏结模型,基于细观矿物特征,通过元胞自动机算法剔除颗粒可建立孔隙型溶蚀岩体模型;加载前期,岩体结构面首先快速破坏而产生以剪切为主的微裂纹;随加载进行,岩块内逐渐产生以拉裂纹为主的破坏,其微裂纹呈指数增加,而结构面微裂纹先激增后趋于稳定;相同轴向应变时,岩块内拉裂纹随溶蚀率增加而增加,而结构面剪切微裂纹减少;岩体的变形破坏分为结构面快速破坏、岩块弹性变形、岩块塑性变形和岩体完全破坏等4个阶段,其破坏形式随溶蚀率增加而从整体均匀性破坏转化为局部结构性破坏;溶蚀使岩体强度降低,溶蚀率与单轴抗压强度和变形模量分别呈反比和负指数函数关系。     

废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收研究现状

锂离子电池(LIBs)具有放电电压高、循环寿命长和无记忆效应等优点,广泛地应用于便携式电子设备、电动汽车、电化学储能等方面.电动汽车的快速发展带动了动力电池的爆发式增长,而磷酸铁锂电池(LFPBs)以其良好的安全性、成本低、无毒等优点,占据大量的市场份额.随之,废旧磷酸铁锂电池报废量也逐年增加,若不及时进行处理则会污染环境,浪费大量的金属资源.本文概述了废旧磷酸铁锂电池正极材料的回收方法,主要包括固相法、酸浸-沉淀法等,对比了诸方法的优缺点;并汇总了预处理、酸浸过程、再生磷酸铁锂(LFP)过程的条件及再生磷酸铁锂电化学性能;提出了废旧磷酸铁锂电池回收中存在的问题,且展望了废旧磷酸铁锂电池回收朝着自动化、绿色环保、低成本的方向发展.     

纳米级锂离子电池正极材料LiFePO4

LiFePO₄以其价格便宜,稳定性好,无毒等优点而倍受关注。但是非纳米LiFePO₄的电子导电率低及扩散系数小限制了其在锂离子电池领域的大规模应用。而纳米电极材料以其特有的优点很好的解决了这些问题。本文主要综述了国内外合成纳米级LiFePO₄ 的不同方法及所得材料的对电化学性能和相关机理,以及纳米LiFePO₄作为锂离子正极材料存在的问题。     

纳米级锂离子电池正极材料LiFePO4

LiFePO4以其价格低廉、稳定性好和无毒等优点而备受关注.但是非纳米LiFePO4的电子导电率低及扩散系数小限制了其在锂离子电池领域的大规模应用.而纳米电极材料以其特有的优点很好地解决了这些问题.本文主要综述了国内外合成纳米级LiFePO4 的不同方法及所得材料的对电化学性能和相关机理,以及纳米LiFePO4作为锂离子正极材料存在的问烫     

金属-二氧化碳电池的发展:机理及关键材料

金属-二氧化碳(Me-CO₂)电池结合了先进储能和有效固定CO₂的双重特性,被视为下一代能源转换和储存以及CO₂捕获和利用器件的潜在候选者。然而,目前Me-CO₂电池面临如倍率性能差、高极化率、CO₂转换效率低、循环寿命短等一系列的挑战。为了便于了解Me-CO₂电池的最新研究并促进其发展,本文系统地总结、比较和讨论了基于金属(锂、钠、铝、锌、钾)阳极的Me-CO₂电池的发展,包括电池放电/充电机制、阴极材料/电催化剂、电解质、金属电极等,着重阐明了电极和电解质等功能材料对电极反应稳定性和速率的影响,展望了合理构建电池材料的前景和方向,为Me-CO₂电池的发展提供指导。     

低温等离子体制备与改性纳米催化材料的研究进展

低温等离子体属于非热平衡等离子体,它具有较高的电子温度和较低的气体温度,是一种纳米催化剂制备与改性的新方法。 低温等离子体因其高效、环境友好、材料易实现功能化等特点在制备和改性纳米催化材料方面引起了广泛关注,在纳米催化材料的非常规制备、掺杂、缺陷和空位制造中展现了突出的优势,因而被广泛用于各类催化剂的制备与改性中。 本文主要综述了低温等离子体在氧还原(ORR)、氧析出(OER)、析氢(HER)和燃料氧化反应(FOR)催化剂制备与改性方面的研究进展,从不同角度阐述了上述各类催化剂性能改善的原因,并对低温等离子体在纳米催化剂制备与改性方面存在的成本相对较高、反应器放大、材料可控制备等挑战进行了总结,最后对等离子体制备与改性纳米催化剂的发展趋势进行了预测。     

钠基固体电解质及其在能源上的应用

由于以钠基固体电解质为核心的新型钠电池体系具有低成本和高安全性,在能源领域应用潜力巨大。高离子电导率和稳定性是钠基固体电解质应用于新型钠电池体系的前提。近年来,人们通过对制备方法改进和掺杂改性等方面的研究显著提高了钠基固体电解质的离子电导率和稳定性。此外,新型钠电池体系亟需解决固体电解质与电极间的界面接触性差和界面稳定性差等问题。本文首先总结了β″-Al₂O₃、NASICON型、硫化物类和聚合物类钠基固体电解质的研究进展,然后介绍了钠基固体电解质在以钠-硫电池,有机/水混合系钠-空气电池和全固态钠离子电池为代表的新型钠电池体系中的应用情况,并对界面问题和采取的解决策略进行系统论述。基于固体电解质的新型钠电池体系在能源上的大规模应用还需要电池材料、界面和电池设计等多方面的研究同时突破。     

金属二氧化碳电池的研究进展

化石燃料的大量使用造成二氧化碳排放与日俱增和气候严重恶化,为了解决这一问题,科学家们通过各种物理和化学方法来降低大气中二氧化碳的含量,但是效果并不是很明显.金属二氧化碳电池既能够捕捉二氧化碳,还可以作为清洁的储能装置,同时对金属二氧化碳电池的开发与研究也推动着电动汽车产业向更加经济、环保、可持续的方向发展.基于上述优点,金属二氧化碳电池近几年迅速发展.主要介绍了锂、钠、铝、镁二氧化碳电池的研究进展,并对锂、钠二氧化碳/氧气电池的电化学性能进行对比,提出了目前金属二氧化碳电池所面临的问题,并给出了解决方案.最后,评述了金属二氧化碳电池未来的发展方向.