光伏窗口

●美国Princeton的工程师们在有机太阳电池方面取得进步。Princeton的电器工程师们发明了一种技术,和其他先进技术结合,能制造更为经济的太阳电池。这种电池效率不如传统电池高,但要便宜得多。这种电池是用有机材料制造的,它的含碳量比传统的硅材料电池少得多。材料特别薄而柔软适宜大面积使用。有机太阳电池适于使用印刷或喷涂于成卷的塑料膜上的方法制造。最后只要把成卷的太阳电池铺在屋顶上就可安装好了。它可以做成彩色的,使其成为美观的建筑元件,也可以做成透明的加装在窗上,还可做成半透明的让一部分光线透过。多年来有机太阳电池研…     

有机太阳能电池研究现状与进展

介绍有机太阳能电池研究的背景及历史发展情况,从器件结构、材料选择、工艺技术等方面对近几年来研究的几种有机太阳能电池现状和进展做了系统综述,分析了结构、材料等对有机太阳能电池光电转化效率的影响,并讨论其发展趋势。     

高性能锂离子电池电极材料研究

锂离子电池具有电压高、比能量高、自放电率低、循环性能好等优点,正成为化学电源研究领域的热点。综述锂离子电池的原理和结构,分析高性能锂离子电池正极材料和负极材料的研究特点,并对锂离子电池的研究方向进行了展望。     

MOFs及其衍生物在锂-氧气电池正极中的研究进展

金属有机骨架材料(MOFs)及其衍生物因其灵活多变的化学组成和多孔结构等独特优点而成为锂-氧气(Li-O₂)电池正极的候选催化剂。本文通过对近期相关文献的分析,综述了MOFs基催化剂的设计和合成策略,重点介绍了MOFs热解衍生碳基材料、MOFs衍生单原子催化剂以及原始MOFs材料在Li-O₂电池中的应用,分析了MOFs及其衍生物对ORR/OER的催化机理。综合分析表明,构建具有高密度催化活性位点、结构稳定、孔隙率高、导电性良好的MOFs材料及其衍生物是今后开发高效Li-O₂电池正极催化剂的发展方向。     

微晶硅材料和电池特性的相关研究

主要采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了系列微晶硅材料和电池。通过对材料电学特性、结构特性和电池间性能关系的研究,获得了高效率微晶硅薄膜太阳电池所对应材料的基本特性:暗电导在10~(-8)s/cm量级上,光敏性大于1000,晶化率约50%。进行了制备电池的开路电压和表观带隙之间关系的研究。     

MOFs及其复合材料在锂离子电池中的应用

金属有机骨架材料(MOFs)具有高的结构稳定性、大的孔隙率、较多的活性位点以及形态各异的骨架结构和可调控的合成条件等优点,已被广泛应用于能源储存与转化的相关领域。文中介绍了MOFs材料在锂离子电池负极材料中的应用,为了增强材料的循环比容量,通过改变MOFs材料的合成条件和合成方法对材料进行改性,在不同的温度下进行高温煅烧得到多孔碳或者通过与石墨烯复合得到复合材料等方法来改变金属有机骨架材料的力学性能和化学性能。     

水系有机液流电池电化学活性分子研究现状及展望

水系有机液流电池作为大规模储能技术,在实现可再生能源高效利用方面展现出良好的应用潜力。本文结合水系有机液流电池研究现状,重点围绕能量密度、功率密度、效率和循环寿命四个重要性能参数对水系有机液流电池电化学活性分子进行综述,阐明了电化学活性分子溶解度、电势、电化学反应转移电子数及速率、尺寸、化学稳定性等对水系有机液流电池性能的影响。通过与磷酸铁锂电池、铅碳电池、水系全钒液流电池等技术对比,展望水系有机液流电池发展前景,认为能量密度≥30 W·h/L,最大放电功率密度≥300 mW/cm2,能量效率≥80%,循环容量衰减≤0.05%/d的水系有机液流电池有望参与长时储能市场竞争。     

低温沉积硅薄膜电池及其在塑料衬底上的应用

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)技术,保持衬底温度在125℃沉积硅薄膜材料及电池,研究了硅烷浓度、辉光功率等沉积参数对材料和电池性能的影响。在125℃的低温条件下,通过优化沉积工艺,在玻璃衬底和PET塑料衬底上分别制备出效率达到6.8%和3.9%的单结非晶硅电池。在PET衬底上,将低温沉积非晶硅电池的技术应用于的叠层电池的顶电池,制备出效率为4.6%的非晶/微晶硅叠层电池。     

特约主编寄语

锂离子电池,又称为锂二次电池,是始于20世纪90年代日本索尼推出的采用钴酸锂正极、有机电解液和碳材料负极的可充电化学电源。此后,由于锂离子电池材料与技术的不断发展,它们的各项性能都得到了极大的提升,从而使它们的应用被寄予了更高的期望。锂离子电池作为储能和电动汽车电源方式得到应用和发展相对较晚,但因其比能量／比功率高、循环寿命长等特点被视为最具竞争力的新能源汽车电驱动技术之一,而且其市场规模也越来越大。在强大的社会发展需求和巨大的潜在市场推动下,锂电池新体系不断涌现,动力及储能电池技术正向安全可靠、高比能量、长寿命、低成本的方向发展。大力开展新型动力锂电池技术的研发,不仅符合国家节能减排、发展低碳清洁能源的政策要求,而且对保障我国的能源安全具有重要的战略意义。     

一种基于PTVE正极的高电压钾-有机自由基电池

钾/钾离子电化学储能系统具有诸多优势,如钾资源丰富、K⁺/K标准电位低及K⁺ 导电性高等。钾离子电池/超级电容器、K//O₂电池和K//S电池正受到越来越多的关注,同时也在实际应用中面临许多挑战,如缺乏高电压储钾材料等。因此,构建新型钾/钾离子电化学储能体系具有重要意义。本文成功组装了钾-有机自由基（K//PTVE）电池,并对其电化学性能进行了研究。结果显示,该电池表现出较高的放电电压（3.63 V）,具有良好的倍率性能和循环稳定性。     

全固态锂离子电池关键材料研究进展

全固态锂离子电池采用固态电解质替代传统有机液态电解液,有望从根本上解决电池安全性问题,是电动汽车和规模化储能理想的化学电源。为了实现大容量化和长寿命,从而推进全固态锂离子电池的实用化,电池关键材料的开发和性能的优化刻不容缓,主要包括制备高室温电导率和电化学稳定性的固态电解质以及适用于全固态锂离子电池的高能量电极材料、改善电极/固态电解质界面相容性。本文以全固态锂离子电池关键材料为出发点,综述了不同类型的固态电解质和正负极材料性能特征以及电极/电解质界面性能的调控和优化方法等,阐述了未来全固态锂离子电池关键材料的发展方向以及界面问题的解决思路,为探索全固态锂离子电池产业化前景奠定基础。     

锂硫电池正极材料研究进展

锂硫电池作为一种非常有前途的高能化学电源,随着电动汽车和便携式电子设备的发展,因其高理论比容量(1675 m A·h/g)和高理论能量密度(2600 W·h/kg)引起了人们的广泛关注。然而,锂硫电池发展过程中的一些挑战不可避免,包括硫较低的离子和电子导电性,较差的循环性以及生成的多硫化物易溶于有机溶剂等缺点,制约了锂硫电池的发展。本文结合近年来锂硫电池正极材料的研究进展,简要阐述了锂硫电池正极材料的研究现状、问题及面临的挑战。锂硫电池由于其发展中面临技术瓶颈难以突破,导致现在还无法大规模的应用,因而对其性能的改进也就成了当今的研究热点。硫电极材料电导率低、循环性能差,可以通过碳包覆或者掺杂改善材料性能。然而由于成本和技术问题,大部分锂硫电池正极材料目前还主要处于研究试验阶段。因此,在提高材料性能的前提下,通过碳包覆或者掺杂改善工艺,探索一条适合工业化生产的道路是下一阶段研究的重点。     

Research progress of cathode materials for lithium-sulfur batteries

锂硫电池作为一种非常有前途的高能化学电源,随着电动汽车和便携式电子设备的发展,因其高理论比容量（1675 mA·h/g）和高理论能量密度（2600 W·h/kg）引起了人们的广泛关注。然而,锂硫电池发展过程中的一些挑战不可避免,包括硫较低的离子和电子导电性,较差的循环性以及生成的多硫化物易溶于有机溶剂等缺点,制约了锂硫电池的发展。本文结合近年来锂硫电池正极材料的研究进展,简要阐述了锂硫电池正极材料的研究现状、问题及面临的挑战。锂硫电池由于其发展中面临技术瓶颈难以突破,导致现在还无法大规模的应用,因而对其性能的改进也就成了当今的研究热点。硫电极材料电导率低、循环性能差,可以通过碳包覆或者掺杂改善材料性能。然而由于成本和技术问题,大部分锂硫电池正极材料目前还主要处于研究试验阶段。因此,在提高材料性能的前提下,通过碳包覆或者掺杂改善工艺,探索一条适合工业化生产的道路是下一阶段研究的重点。     

高功率化学电源体系发展及军事应用分析

在全面电动化的背景下,各类电子产品应用的时空域快速转变对所配备的电池供电能力提出了更为苛刻的工况和环境适应要求,亟待发展充电时间短、小体积大电流输出的电源系统。本综述对近年来受到广泛关注的高功率化学电源体系在大倍率充放电领域的进展进行了梳理,包括锂离子电池、钠离子电池、赝电容电容器、离子型电容器（锂/钠/钾离子等）、铅炭电池等,分别从电极材料、电解质调控和电池结构等角度出发,重点分析了当前影响各电源体系在其功率性能方面的发展瓶颈、能力水平以及亟待突破的关键技术,并对其在低温启动、动力供电和脉冲响应等军事应用领域及所增益效能进行了分析研究。综合分析表明,针对不同的应用场景,为进一步遴选性能更好、更匹配的化学电源体系服务于装备的迭代升级和应用创新,通过构筑高稳定性和导电性的电极材料,宽温域、高电导率的电解质材料和改良电池结构从而减小内阻的途径,显著提升功率性能,并明确提出高功率电池存在最佳工作区间和最优工作策略的问题,尤其是在大电流充放电和脉冲工况下,这对于后续如何根据实际工况用好电池具有借鉴意义。有望在提升各化学电源体系的功率性能的同时,以最佳的系统管控方法和应用策略进一步提升电池的循环...     

Fundamental scientific aspects of lithium batteries(Ⅻ)--Characterization techniques

表征技术的进步对于锂离子电池科学与技术的发展至关重要.一般希望获得锂离子电池材料及电池的广泛信息,包括化学组成,材料形貌,晶体结构,微观组织,表面结构,输运特性,力学特性,热学特性等.本文总结了锂电材料常用的表征技术及其研究现状与发展趋势,包括最近发展的具有高时间和空间分辨的表征手段,如原子力-拉曼光谱联用,原位扫描电镜,原位透射电镜,球差校正扫描透射电镜,扫描透射X射线成像,中子衍射以及二次离子质谱等.     

金属有机框架及其衍生金属氧化物在锂和钠离子电池中的应用

高性能锂和钠离子电池是未来便携电子设备、电动汽车和大规模储能电站的重要组成部分,受到了各行业的广泛关注。目前商用的锂离子电池和研发中的钠离子电池都面临着一些技术瓶颈,主要表现为能量密度低、充放电慢等,导致无法满足市场的需求。具有独特结构、高比表面积的金属有机框架及其衍生金属氧化物可作为电化学储能器件新型电极材料,满足高性能锂和钠离子电池的要求。本文综述了近年来金属有机框架及其衍生金属氧化物作为锂和钠离子电池电极材料的研究进展,同时指出了金属有机框架及其衍生金属氧化物在实际应用中的不足及未来可能的一些改进措施。     

清华大学液流电池工程研究中心

<正>清华大学液流电池工程研究中心依托清华大学化学工程系的科研成果,联合承德万利通实业集团有限公司,以新能源领域的储能产业发展为背景,将膜科学与储能技术相结合,研究开发大规模蓄电储能的液流电池技术与工艺。研究内容涵盖膜材料分子设计、膜内传质机理、膜制备技术及工艺放大、全钒液流电池技术和工艺等。将科学研究与产业实践相结合,通过工程实践凝练     

清華大学液流电池工程研究中心

<正>清华大学液流电池工程研究中心依托清华大学化学工程系的科研成果,联合承德万利通实业集团有限公司,以新能源领域的储能产业发展为背景,将膜科学与储能技术相结合,研究开发大规模蓄电储能的液流电池技术与工艺。研究内容涵盖膜材料分子设计、膜内传质机理、膜制备技术及工艺放大、全钒液流电池技术和工艺等。将科学研究与产业实践相结合,通过工程实践凝     

清华大学液流电池工程研究中心

<正>清华大学液流电池工程研究中心依托清华大学化学工程系的科研成果,联合承德万利通实业集团有限公司,以新能源领域的储能产业发展为背景,将膜科学与储能技术相结合,研究开发大规模蓄电储能的液流电池技术与工艺。研究内容涵盖膜材料分子设计、膜内传质机理、膜制备技术及工艺放大、全钒液流电池技术和工艺等。将科学研究与产业实践相结合,通过工程实践凝     

氢能发电技术的研究（Ⅰ）——铂碳复合电极材料对离子交换膜燃料电 …

离子交换膜燃料电池是氢能应用开发的重要研究领域。研究了离子交换膜燃料电池用的铂碳复合电极制备工艺和碳材料的选择对燃料电化学性能的影响。研究结果表明,铂碳复合电极的制备工艺对燃料电池放电性能有重要影响,采用刷涂法和物化法制备的铂碳复合电极所组装的燃料电池具有较好的电化学性能。研究结果还发现,复合电极中碳材料的微观结构也是影响燃料电池化学性能的重要因素,碳材料的比表面积越大,燃料电池的放电性能就越好。