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钠离子电池锑基及铋基金属负极材料研究进展 被引量：1
1
作者 姚远 宗若奇 盖建丽 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2649-2664,共16页
钠离子电池技术因钠资源的储量优势和制造过程中的成本优势引起了广泛关注。以硬碳为代表的碳材料是目前最常用的负极材料,但其较低的理论容量限制了钠离子电池能量密度的提升。锑和铋可通过与钠离子发生可逆的合金化反应实现储钠,具有... 钠离子电池技术因钠资源的储量优势和制造过程中的成本优势引起了广泛关注。以硬碳为代表的碳材料是目前最常用的负极材料,但其较低的理论容量限制了钠离子电池能量密度的提升。锑和铋可通过与钠离子发生可逆的合金化反应实现储钠,具有高理论容量、高稳定性和高电导率,是极具潜力的新型负极材料。但由于不同合金相间的体积差异,锑和铋的钠化/脱钠过程伴随较大的体积膨胀,表现出结构稳定性较差、电极界面膜破坏、电解液持续消耗等问题,限制了产业化应用进程。本文综述了锑基及铋基金属负极材料的储钠机理、改性策略及方法。目前锑基及铋基金属负极材料的改性策略主要有调控结构和构建复合材料两种:通过调控结构策略可以减小颗粒尺寸、调整颗粒形貌,利用纳米效应减小材料应变;通过构建复合材料策略,可以将合金型负极与碳基材料等复合,利用核壳等特殊结构缓冲体积变化。此外,本文以铋锑合金为例对二元合金负极进行了介绍。最后,对复合材料的设计、规模化制造方法的开发、界面特性的研究等未来的研究方向进行了展望。 展开更多
关键词 钠离子电池 合金 负极材料 锑 铋
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储能科学与技术专业本科生培养计划的建议 被引量：21
2
作者 张强 韩晓刚 李泓 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2020年第4期1220-1224,共5页
2020年2月,教育部、国家发展改革委、国家能源局联合发布了《储能技术专业学科发展行动计划(2020-2024年)》,这对于我国发展储能科学与技术,培养优秀专业人才具有里程碑意义。本文提出了初步的"储能科学与技术"专业的本科生... 2020年2月,教育部、国家发展改革委、国家能源局联合发布了《储能技术专业学科发展行动计划(2020-2024年)》,这对于我国发展储能科学与技术,培养优秀专业人才具有里程碑意义。本文提出了初步的"储能科学与技术"专业的本科生培养计划,包括培养目标、培养要求、知识体系、课程规划等一般性建议,希望对理科、工科以及理工科综合类高等院校的储能专业设置有一定的参考价值,以求不断细化,共同完善。从本期文章开始,将在《储能科学与技术》杂志设立《储能教育》专栏,欢迎相关的主管领导、教授、学者和储能企业人力资源主管分享和讨论线上线下针对本科生、研究生、博士生以及技术人员的储能专业培训体系。 展开更多
关键词 储能 课程 专业 大学教育
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储能锂离子电池多层级失效机理及分析技术综述 被引量：16
3
作者 王怡 陈学兵 +3 位作者 王愿习 郑杰允 刘啸嵩 李泓 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2079-2094,共16页
锂离子电池电化学和安全性能与其材料、极片和电池各层级的特性密切相关,揭示储能锂离子电池多层级的失效机理,可为储能锂离子电池的设计优化、使用管控提供指导。本文以广泛应用的磷酸铁锂储能电池为例,从材料、极片、电池层级出发,分... 锂离子电池电化学和安全性能与其材料、极片和电池各层级的特性密切相关,揭示储能锂离子电池多层级的失效机理,可为储能锂离子电池的设计优化、使用管控提供指导。本文以广泛应用的磷酸铁锂储能电池为例,从材料、极片、电池层级出发,分别综述了其常见的失效形式以及对应的失效机理与表征分析技术。在本文中多层级的失效包括正负极材料的结构、组成和表界面失效以及电解液和隔膜的失效;极片的析锂、孔隙率、剥离和非均匀极化失效;电池的产气和热失控失效。最后对未来储能失效分析技术进行展望,包含先进表征技术应用、标准化失效分析流程等方面,希望能为储能锂电池失效分析技术的发展起到积极的推动作用。 展开更多
关键词 储能 锂电池 多层级 失效分析
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锂电池研究中的X射线多晶衍射实验与分析方法综述 被引量：9
4
作者 张杰男 汪君洋 +2 位作者 吕迎春 禹习谦 李泓 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第3期443-467,共25页
X射线多晶衍射技术是研究晶体结构的重要手段,通过对衍射数据的分析,能够得到材料的晶胞参数、原子占位、晶粒大小、晶粒取向、应力分布等信息,对研究材料结构与性能之间的关系具有重要意义。在锂离子电池研究领域,X射线衍射技术广泛应... X射线多晶衍射技术是研究晶体结构的重要手段,通过对衍射数据的分析,能够得到材料的晶胞参数、原子占位、晶粒大小、晶粒取向、应力分布等信息,对研究材料结构与性能之间的关系具有重要意义。在锂离子电池研究领域,X射线衍射技术广泛应用于材料合成、电芯检测及失效分析中的物相检测,极大地推动了电池材料的进步与发展。本文主要介绍了X射线多晶衍射基本原理与实验方法、测试过程常用参数设置、数据处理与结构精修方法,并结合实例介绍了X射线衍射技术在研究锂离子电池材料结构演化、反应机制、安全性能等方面的应用。 展开更多
关键词 X射线衍射 多晶分析 测试方法 锂电池
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用数字化技术打通电池行业机理模型与数据模型的闭环
5
作者 颜辉 《新能源科技》 2021年第3期37-38,共2页
早晨,你的手环通过监测你的睡眠数据判断你处在"浅睡眠状态",触发闹钟唤醒你;早饭后,你通过电子乘车码支付公交车票;到了单位,你使用在线会议APP与千里之外的客户沟通技术问题;下班前,你用智能家居APP通知空调提前打开。这都... 早晨,你的手环通过监测你的睡眠数据判断你处在"浅睡眠状态",触发闹钟唤醒你;早饭后,你通过电子乘车码支付公交车票;到了单位,你使用在线会议APP与千里之外的客户沟通技术问题;下班前,你用智能家居APP通知空调提前打开。这都是你很熟悉的场景。不知不觉中,人们在线上(数字世界)具有了一个镜像(数字孪生,digital twin),互联网公司通过人们的注册信息(机理模型)和消费行为数据(数据模型),不断增强对人们的认知,提升对人们的服务。 展开更多
关键词 数据模型 注册信息 数字化技术 电池行业 智能家居 客户沟通 千里之外 APP
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冷冻电镜观察固态锂电池界面 被引量：1
6
作者 李伟萍 翁素婷 +3 位作者 方遒 苏东 王兆翔 王雪锋 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期86-95,共10页
固态锂电池(SSLBs)有望兼顾高能量密度和高安全性,是未来电池领域的重要发展方向。固态电解质(SSE)与电极材料之间存在界面阻抗大、相容性差等问题,严重地制约着它的发展。然而,由于辐照敏感特性,难以直接采用常规透射电子显微镜(TEM)... 固态锂电池(SSLBs)有望兼顾高能量密度和高安全性,是未来电池领域的重要发展方向。固态电解质(SSE)与电极材料之间存在界面阻抗大、相容性差等问题,严重地制约着它的发展。然而,由于辐照敏感特性,难以直接采用常规透射电子显微镜(TEM)观察界面结构。冷冻电镜(Cryo⁃EM)可以有效地缓解辐照损伤,提供更准确、真实的结构信息,有助于深入理解界面微观结构与SSLBs电化学性能之间的构效关系。本文综述了Cryo⁃EM用于观测SSLBs界面的晶体结构和化学组成,揭示了界面形成和演化机制以及SSLBs的失效机制。最后展望了Cryo⁃EM在表征SSLBs界面所面临的挑战和未来的研究方向。Cryo⁃EM在SSLBs界面研究中发挥越来越重要的作用,逐渐成为推动高性能SSLBs发展的必备技术。 展开更多
关键词 固态锂电池(SSLBs) 冷冻电镜(Cryo-EM) 固态电解质界面相(SEI) 固态电解质(SSE) 正极电解质界面层(CEI)
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石墨负极界面SEI膜与锂离子电池热失控 被引量：7
7
作者 张佳怡 翁素婷 +1 位作者 王兆翔 王雪锋 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2105-2118,共14页
随着商用锂离子电池(LIBs)的蓬勃发展,其安全性的欠缺成为日益凸显且亟待解决的问题。作为LIBs事故的重要形式之一,热失控过程与石墨负极固体电解质界面(SEI)膜密切相关。因此,深入了解和精准调控SEI膜的性质成为提高LIBs安全性的前提... 随着商用锂离子电池(LIBs)的蓬勃发展,其安全性的欠缺成为日益凸显且亟待解决的问题。作为LIBs事故的重要形式之一,热失控过程与石墨负极固体电解质界面(SEI)膜密切相关。因此,深入了解和精准调控SEI膜的性质成为提高LIBs安全性的前提和重要途径。本文首先对SEI膜的组分、结构,以及形成原理进行了简要介绍,尤其强调了SEI膜在热失控过程中所起的关键作用。其次,探讨了热失控过程中与SEI膜相关的不安全因素及其机理。对SEI膜的分解、锂化石墨的热解、可燃气体的释放、锂沉积、正极过渡金属(TM)对SEI膜的影响几个过程的分析表明,需要同时提高SEI膜自身的热稳定性和Li+在其中的传输能力,才能有效提高电池的安全性能。依据材料的结构和成分、性质、性能之间的决定性关系,对SEI膜的改性进行了广泛研究。调控电解液组分或在负极电极内引入添加剂进而对SEI膜进行原位调控,以及构筑无机或有机组分的人工SEI膜均能够有效调控SEI膜的特性。最后,展望了未来SEI膜的相关研究和调控方向,为提高LIBs的安全性提供了理论依据和实验指导。 展开更多
关键词 锂离子电池 石墨负极 热失控 固体电解质界面膜
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冷冻电镜表征锂电池中的辐照敏感材料 被引量：2
8
作者 翁素婷 刘泽鹏 +7 位作者 杨高靖 张思蒙 张啸 方遒 李叶晶 王兆翔 王雪锋 陈立泉 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期760-780,共21页
冷冻电镜(cryo-EM)是表征辐照敏感材料的有力工具,已经在生命科学领域得到了广泛的应用和认可,并在2017年获得了诺贝尔化学奖。同年,冷冻电镜首次被应用于观察金属锂的纳米结构,取得了一些前所未有的结果,从此也在电池领域备受关注和蓬... 冷冻电镜(cryo-EM)是表征辐照敏感材料的有力工具,已经在生命科学领域得到了广泛的应用和认可,并在2017年获得了诺贝尔化学奖。同年,冷冻电镜首次被应用于观察金属锂的纳米结构,取得了一些前所未有的结果,从此也在电池领域备受关注和蓬勃发展。冷冻或低温不仅可以有效地缓解高能电子束对样品造成的辐照损伤,而且可以大幅降低样品的反应活性,提高样品的稳定性。冷冻电镜可以为辐照敏感材料提供纳米甚至是原子尺度的微观结构信息。本文重点介绍了冷冻电镜在表征锂电池中辐照敏感材料的相关应用和成果,包括冷冻聚焦离子束-扫描电子显微镜(cryo-FIB-SEM)和冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM),以便读者了解冷冻电镜在解析电池工作机理和指导材料结构设计等方面发挥的优势和作用。随后,展示了冷冻电镜在金属锂的沉积/溶解行为、固体电解质界面(SEI)膜的纳米结构、亲锂材料的储锂机理、全固态电池中固-固界面以及正极材料表面的固体电解质界面(CEI)膜等方面的应用与研究成果。最后,展望了冷冻电镜在未来的技术发展及其在电池领域的潜在应用与机遇。冷冻电镜技术的发展将有助于解析电池材料与界面结构,了解电池运行和失效机制,从而促进高比能和高安全性电池的发展。 展开更多
关键词 冷冻电镜(cryo-EM) 冷冻聚焦离子束-扫描电子显微镜(cryo-FIB-SEM) 冷冻透射电子显微镜(cryo-TEM) 金属锂电池 固体电解质界面(SEI)膜 正极电解质界面(CEI)膜
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原位固化对硅氧负极性能的影响
9
作者 张文 李爽 +1 位作者 陈诚 谌强 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1045-1050,共6页
利用聚合物单体与引发剂在加热情况下能自发聚合的特点,在硅负极电解液中引入高离子电导率单体和引发剂,注液后采用热聚合的方式制备了原位固化的硅负极电芯。通过充放电设备测试了电芯的循环、倍率等性能,通过扫描电子显微镜(SEM)、X... 利用聚合物单体与引发剂在加热情况下能自发聚合的特点,在硅负极电解液中引入高离子电导率单体和引发剂,注液后采用热聚合的方式制备了原位固化的硅负极电芯。通过充放电设备测试了电芯的循环、倍率等性能,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射光谱仪(XRD)、电化学工作站以及压汞仪等表征测试手段,对硅负极极片形貌和电化学性能进行表征。结果表明,固化后电芯常温0.5 C循环次数为349周,相比于液态电芯的230周,循环次数提升51.74%,同时固化后硅负极极片膨胀率相比液态电芯降低4.6%,极片孔隙率降低3.8%,且减少了循环后EIS和DCIR的增长,电芯性能明显优于液态电芯。从极片表征结果看出,固化可以改善硅负极极片界面,在硅负极表面和极片孔隙内形成一层聚合物电解质层,避免硅负极在嵌锂时膨胀粉化脱落,并稳定极片离子和电子导电网络。本研究有助于推动硅负极应用,为高能量密度电池技术的研发提供实验依据。 展开更多
关键词 原位聚合 硅氧负极 极片界面 膨胀
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