封面介紹：電池技術是現代能源存儲和轉換系統的關鍵組成部分, 在全球能源結構轉型和低碳經濟發展中占據至關重要的地位. 封面圖片展示了動力電池和儲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化, 體現動力電池對未來交通革命的重要意義; 沿路分布的充電站代表儲能基礎設施的普及, 彰顯未來能源網絡的高效便捷; 風力發電機傳遞可再生能源與儲能電池深度結合的理念, 預示風能、太陽能等綠色能源通過儲能技術得到最大化利用. 詳見本期專輯.

面向未來發展的動力電池和儲能電池專輯

編者按

為綠色能源賦能: 動力電池和儲能電池的發展與創新

周豪慎

評述

基于陰離子電荷補償機制的高比能二次電池正極材料研究進展

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能本領. 在電化學過程中, 氧相關的陰離子氧化還原反應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償機制的高比能二次電池正極材料研究進展.

基于氧變價的鈉電池正極材料的機理研究進展

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能技術, 因其成本優勢和資源豐富性而在市場上展現出巨大潛力. 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勢與挑戰, 系統總結了從鋰電池到鈉電池氧變價機理的研究進展, 并提出了提升鈉電池性能的可能解決方案, 為未來發展提供了重要參考.

含雜原子有機硫正極材料研究進展

于錢, 付永柱, 郭瑋

本文深入探討了有機硫材料在鋰電池正極中的應用潛力, 綜述了雜原子如氮、硒等對材料結構和電化學性能的影響. 通過對相關文獻的系統分析, 為相關領域的研究人員提供了理論支持和實踐指導, 為未來電池技術發展提供了新的視角和研究方向.

非質子型二氧化碳電化學還原路徑與鋰-二氧化碳電池

劉憶雯, 潘慧, 何平

本文綜述了非質子型二氧化碳還原路徑與鋰-二氧化碳(Li-CO2)電池的研究進展. CO2還原技術對于構建可持續碳循環和緩解溫室效應至關重要. 本文重點分析了質子型與非質子型CO2還原機制, 探討了Li-CO2電池的優勢, 提出了優化電池性能的策略, 展望了Li-CO2電池未來的發展方向.

氧化物系鋰離子固態電解質研究進展

王雅秋, 陳俊超, 朱彥者, 張果泰, 王建輝, 張翔宇, 湯衛平

氧化物固態電解質具有優良的離子傳輸性能和結構穩定性, 是固態鋰電池的核心材料. 本文綜述了鈉超快離子導體(NASICON)、石榴石(LLZO)、無機鈣鈦礦(LLTO)和LiPON薄膜等氧化物固態電解質, 介紹了其結晶結構、離子傳輸、電導率提升方法及界面相容性改進措施, 綜合對比優缺點, 并提出了未來發展建議.

面向未來發展的動力和儲能電池電解質材料研發進展: 從液態走向固態

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材料發展緊密相關, 其電解質材料的發展也經歷著從傳統的有機液態電解質到混合固液電解質, 再到如今已成為全球研發熱點的純固體電解質的演變過程. 本文深入分析電解質特性, 探討產業化現狀與未來方向, 為鋰電池技術進步與應用拓展提供參考.

面向未來儲能的水系銅電池

馮遠峰, 朱俊冰, 黃志皓, 倪江鋒, 李亮

水系電池是未來儲能的重點, 而水系銅電池則由于其優良的電化學可逆性和獨特的銅離子可變價特性而引起廣泛關注. 本文從銅正極和銅負極的角度系統總結了水系銅電池的研究進展, 從而為其規?；瘧锰峁┘夹g參考.

面向長時儲能的液流電池儲能技術: 發展、挑戰及未來展望

許曉璇, 張長昆, 李先鋒

當前可再生能源的發展對長時儲能的需求逐步增加. 液流電池由于其高安全性、長壽命的特點成為理想的長時儲能設施選擇. 本文綜述了目前液流電池中關鍵材料的研究進展和面臨的挑戰, 展望了液流電池在長時儲能技術中的發展前景. 希望本文能為讀者提供有益的借鑒, 促進該領域研究的快速發展.

水系鋅離子電池負極界面雙電層結構調控及先進表征研究進展

周夢奇, 趙學松, 程展翼, 潘慧霖

本文系統綜述了鋅負極界面雙電層的結構演變及反應調控策略, 詳細探討了先進的表征技術與理論模擬方法. 同時, 展望了該領域未來的研究方向, 包括通過多尺度集成研究進一步揭示界面演變機制, 以及在近工況條件下探索鋅電池中雙電層的動態變化. 本文為鋅離子電池的優化設計與應用提供了重要的參考與啟示.

鋰離子電池材料微區結構相場模擬的應用與展望

劉方正, 趙姝, 尉海軍

鋰離子電池憑借體積和質量能量密度大、循環壽命長等優勢, 近些年來發展迅速. 相場模擬作為一種多尺度的方法, 在揭示微區結構的設計和動態演化方面具有較大的潛力. 本文從鋰離子電池材料微區結構的角度出發, 全面梳理了相場模擬在電池失效機制、界面行為、擴散過程等方面的應用, 并對當前鋰離子電池領域相場模擬的局限性進行了總結.

論文

不同電荷載體離子對有機物電極電化學性能的影響

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型有機化合物芘-4,5,9,10-四酮(PTO)作為研究對象, 研究了陽離子電荷載體對n型有機電極PTO電化學性能的影響. 結果表明, 陽離子種類不僅會影響電極的充放電電位, 還會影響電化學穩定性和化學穩定性.

乙基碘化胺驅動鋰氧氣電池溶劑相介導及固體電解質界面原位構筑

李博華, 孫雯, 賴靜寧, 張鳳玲, 陳諾, 陳人杰

如何設計兼顧氧析出/氧還原反應及電極/電解質界面穩定的可溶性氧化還原介質, 是當前鋰氧氣電池的關鍵難題. 本文引入乙基碘化胺作為多功能添加劑, 可有效促進正極側溶劑相放電, 加速放電產物分解, 并通過原位構建穩定的固體電解質界面膜, 優化負極/電解質界面, 從而顯著提高電池放電容量和循環性能.

基于靜電屏蔽效應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, 兼具靜電屏蔽效應和高離子電導率的固體電解質界面層, 解決了電池在低溫環境下枝晶生長和鈉離子輸運動力學緩慢的問題. 基于該電解液, 研制的Na‖VS4全電池呈現優異的低溫長循環穩定性和倍率性能, 如在?40°C下能夠穩定循環800次.

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