锂离子电池(LIB)因其能量密度高、循环寿命长而被广泛用于移动储能。然而,锂资源的有限严重限制了其在大规模储能领域的应用。近年来,钠离子电池(SIB)由于成本低、安全性高等优点,成为了LIB有前途的替代品。硬碳具有较低的氧化还原电位、稳定的结构、较大层间距和相对较低的成本,被广泛用作SIB的负极材料。然而,硬碳负极较差的倍率性能和较低的首次库仑效率限制了SIB的性能。综述了钠离子电池硬碳负极的研究进展,包括硬碳储钠机理、前驱体选择以及制备工艺对硬碳性能的影响。

锂离子电池凭借其高能量密度和成熟技术路线在消费电子和动力电池领域占据主导地位,而锂金属电池因其理论容量优势被视为下一代高能存储器件的重要发展方向。然而,锂离子电池正极材料在深度脱嵌锂过程中易发生结构畸变和界面副反应,导致容量衰减;锂金属电池则面临低亲锂性、枝晶生长及锂离子迁移受限等挑战,制约了其实际应用进程。针对这些问题,综述了近年来的改性策略,在富锂层状氧化物正极中预先嵌入无序结构重构氧框架并激活晶格氧,实现高容量和循环稳定性,在锂金属负极中构建梯度骨架实现无枝晶的阶梯式锂沉积。展望了锂电池未来发展趋势以及应用前景。

锂离子电池在长期工作中极易发生容量衰减,不同的工作条件下衰减程度不同,相关机理也不同。通过研究不同条件下锂离子电池的循环失效并探究机理,可以为优化电池设计提供参考,提高锂离子电池使用的安全耐久性。综述了在不同温度、压力、充放电倍率、过充电/过放电、荷电状态(SOC)循环区间下锂离子电池的循环容量衰减情况及失效机理,并提出相关策略提高锂离子电池的使用性能,确保锂离子电池安全稳定地运行。

寿命和安全是锂离子电池规模化应用的核心挑战,而析锂是电池寿命加速衰减和热失控等安全问题的重要诱因,因此析锂检测始终是电池领域的研究重点。电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)是一种无损原位的电化学分析方法,可揭示电池内部不同时间尺度的电极动力学过程,包括电荷转移反应、界面演化和传质过程等受析锂影响的过程,因此能够作为一种析锂检测手段。总结了近年来基于EIS的析锂检测方法,包括：静态EIS法、动态EIS法和电流中断法,综述了三类方法的原理、优势及不足,并对上述方法的应用前景进行了展望。

建立模型预测锂离子电池在不同工况下的性能以及寿命的发挥,有助于缩短电池的设计和验证周期,实现电池全生命周期高可靠运维。锂离子电池在实际使用过程中需要受到外力的约束,力对电池的性能和寿命有着不可忽视的影响,在建模过程中同时考虑电化学、温度、力场及其之间的耦合成为了近年来的研究热点。针对锂离子电池电化学-热-力耦合建模的研究现状进行分析,介绍了电化学-热、电化学-热-力耦合性能模型以及老化模型的建模方法,综述了现阶段电化学-热-力耦合模型的研究进展,并展望了未来模型发展所亟需解决的关键技术挑战。

针对软包电芯生产过程中出现外观变形的问题,首先结合电芯的生产制程全过程分析了可能的变形机理,然后针对化成分容工序,提出了减小分容电流、加压分容和满电化成等一系列解决方案,最后展开实验验证。实验结果表明,加热加压满电化成能有效地优化外观不良、减小电芯的堆叠厚度,同时改善界面提高电芯的循环性能。但是满电化成后的老化阶段会消耗活性物质,导致电芯容量下降。因此,在电芯满电化成改进外观后进一步调整降低电芯荷电态,可以减少电芯容量的损耗,从而取得最佳的改善效果。

近年来,随着新能源产业的快速发展,高镍三元正极材料(NCM/NCA)因其优异的容量和能量密度,广泛应用于锂电池产业。高镍正极材料通过增加镍含量来提升电池的可逆容量和能量密度,但也面临着一系列挑战,如结构中Li⁺/Ni²⁺阳离子混排、充放电过程中晶格氧逸出、电解液分解以及热稳定性下降,成为引起高镍正极材料失效及安全隐患的主要原因。为了解决这些问题,近年来对高镍正极材料的改良修饰研究成为热点,主要策略有表面涂层包覆、微纳结构设计、元素掺杂,即通过形成颗粒表面保护层或优化晶体结构和颗粒形态,实现基于高镍正极材料的锂离子电池的充放电性能和安全性的提升。总结并比较了针对高镍正极材料的多种改进策略。

以石墨||磷酸铁锂软包电池为研究对象,对其进行25、45、60、70和80 ℃下充放电循环测试,计算电池循环容量衰减速率数据。利用Arrhenius公式,推导计算不同温度下铁锂电池活化能。采用微分容量(dQ/dV)曲线做容量损失分析;结合扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体光谱分析(ICP)、X射线衍射(XRD)等表征数据,结果表明,当温度超过60 ℃进行循环测试时,石墨负极界面SEI膜生长加速、正负极活性材料微观结构破裂、过渡金属离子出现溶出/沉淀现象,导致电池性能恶化,容量加速衰减。

锂离子电池因其优异的性能,在动力电池领域得到了快速的发展和大量的应用。但过大的电流密度和较高的电极表面粗糙度,导致其在充放电过程中形成不均匀锂沉积。锂枝晶的生长刺破负极材料与电解液反应后生成的固体电解质相界面膜(SEI),会使锂枝晶与电解液直接接触而持续发生副反应产生锂化物,即死锂,对锂离子电池的安全和嵌锂性能有着很大影响。目前锂枝晶和死锂等问题仍没得到有效解决。综述了锂离子电池中SEI膜、锂枝晶和死锂的形成机理及现阶段提出的一些抑制方法,并对其存在的关键问题和后续研究方向进行了讨论。

磷酸铁锂电池凭借安全性高和成本低等优势广泛用于新能源汽车和新型储能等领域,但在寒冷冬季、高海拔地区以及航空基站等低温工作环境中因性能大幅度降低而受到限制。综述了基于磷酸铁锂电池在低温下的性能衰退机理,重点从电极材料改性、电解液优化和低温预热技术三个方面综述近期国内外改善磷酸铁锂电池低温性能的研究动态,最后对磷酸铁锂电池低温性能改善提出新见解,并指明了未来发展方向。

随着电动汽车的普及及其保有量的逐步提升,市场对快充电池的需求日益迫切。近年来,快充锂离子电池的技术进步非常明显,充电倍率逐步由2 C过渡到4 C,并逐渐向6 C甚至8 C方向发展。为了应对超级快充带来的挑战,分析了电解液在快充电池中的作用及改善方向,聚焦于溶剂、电解质及添加剂三个方面。分析了快速充电时,电解液对极片的浸润性问题,并探讨了二次注液工艺在降低阻抗、提升电池循环性能方面的潜力。这将有利于学术界及产业界理解电解液在快速充电中所产生的影响,为电解液的设计与工艺优化奠定基础。

无负极锂金属电池因极高的理论容量、能量密度和低成本的优势成为学术热点。但由于铜箔的疏锂性和金属锂的高活性,导致了锂沉积/剥离不均匀,从而产生锂枝晶和锂消耗过快等诸多问题,限制了实际应用。对无负极锂金属电池的优势、挑战以及解决方案进行了全面梳理,从修饰集流体、构筑稳定固态电解质界面(SEI)膜、引入补锂技术以及优化电解液四个改进策略进行了详细论述,并讨论了负极侧影响金属锂沉积/剥离的机制、正极额外锂源的优势以及电解液对无负极锂金属电池可逆性的影响,总结了四种策略的优缺点和未来的发展方向。

锂离子电池三元正极材料具有比容量高、能量密度高的优点。然而,在长期循环中,三元正极材料面临着阳离子混排、界面副反应以及结构稳定性不足等挑战,这在很大程度上抑制了锂离子电池性能的持续提升。当今研究表明,元素掺杂和表面包覆等改性方法可以有效改善其电化学性能。综述了近几年来三元正极材料改性研究的进展,特别是元素掺杂和表面包覆等方法对材料性能的影响,系统总结了三元正极材料的多种改性方案并进行了深入的分析,为未来的研究方向及三元正极材料的产业化提出了建议。

在构建高比能、高安全以及长寿命的固态锂电池体系时,解决固态电解质与电极之间界面接触问题以及兼容问题尤为关键。在原位聚合一体化制备条件下,对固态电解质膜电极/电解质界面进行改性可优化固态电解质和电极的界面。原位聚合策略可有效降低界面阻抗,增强界面接触以改善锂离子传输性能,并简化可规模化的制备工艺。根据聚合物的类型,综述了以紫外光或热为引发条件的无溶剂原位聚合物电解质用于锂金属固态电池的研究进展及其应用前景和挑战。

随着电动汽车和便携式电子设备的迅速发展,对锂离子电池的能量密度和快速充电能力提出了更高的要求,高容量负极材料因此受到广泛关注。常见的高容量负极材料主要包括硅、磷、锡等,对于快充有着各自的优势,但它们有一个共同的缺点,即锂化/去锂化过程中较高的膨胀率,导致循环过程中电极的断裂、粉化与脱落。粘结剂仅占电极的一小部分,但在此过程中发挥着保持电极结构完整的关键作用。介绍了锂离子电池高容量负极材料的现状以及面临的挑战,解释了粘结剂与负极材料的作用机理,从提高粘结能力、提高机械性能和增强功能性三个方面对粘结剂的改进策略进行综述,展望了粘结剂的发展前景。

针对磷酸铁锂电池因过充引起的失效问题,通过对比不同批次磷酸铁锂电池的过充曲线特性,结合多种表征分析手段,研究电池因过充引起的失效现象和失效机理。B批次电池过充至1 070 s时,电池短路引发热失控。负极片R角处解剖照片呈现灰黑色形貌,出现严重析Fe反应。Fe元素来源于正极片中33.22%(质量分数) 的Fe棒状杂质。析出的Fe金属均匀填充隔膜基膜层,造成电池过充短路。电池短路放电会导致Li⁺回嵌正极,正极片首次放电比容量仅为92.21 mAh/g。该结果为300 Ah大容量高安全磷酸铁锂电池的设计和耐受过充性能的改善方向提供了理论依据。

锂离子电池以高能量密度、高功率密度和长使用寿命的特点被广泛应用于储能系统中。在长期运行状态下,可用容量的准确估计是储能系统参与电力调节的关键。为了解决这一问题,提出了一种基于奇异值分解的双自适应无迹卡尔曼滤波算法(singular value decomposition-double adaptive unscented Kalman filter, SVD-DAUKF)的锂离子电池可用容量损失估计方法。构建了考虑老化的电池可用容量表达式;利用SVD-DAUKF算法结合等效电路模型,进行模型参数辨识和电池荷电状态估计;结合参数辨识结果和可用容量定义,在1 C下进行可用容量损失估计结果的验证,可用容量损失估计误差低于4%。

锂离子电池在循环老化过程中,内部会发生正负极活性材料结构塌陷、电解液分解产气等副反应,导致电池膨胀、容量衰减。研究电池膨胀力在其生命周期内的演化规律对于加强电池寿命管理具有重要工程意义,然而目前针对这一领域的研究少有文献报道。通过探究锂离子电池在老化过程中膨胀力与寿命的演变趋势,发现将电池在循环过程中的充电膨胀力峰值和容量值进行微分后,两者的绝对值呈现同时上升的趋势,表明电池膨胀力与循环寿命具有强相关关系。将膨胀力引入电池寿命预测模型可以提高锂离子电池寿命预警模型的准确性。

在车用锂离子电池组热管理技术中,液体冷却因其高性能和高能效而被认定为主流技术。它可以进一步分为间接液冷和直接液冷。介绍了依据电池形状采用不同液冷方式如液冷板液冷(包括液冷板流道设计和布置方式)、浸没式液冷和结合相变材料的复合式液冷的电池组温控研究实例,给出了不同液冷方式下的温控数据,并对数据做了比较和分析。通常情况下,方形或袋式电池的液冷板可以灵活地布置在电池模组的底部、电池大面之间或电池两侧小面,液冷板多为蛇形流道、仿生流道和翅片形状等结构;圆柱电池的液冷板流道多采用波浪式、夹套式或螺旋式。

钠离子电池聚阴离子型正极材料因其能量密度高、循环寿命长以及安全性好等特点,适用于大规模储能系统,但是在充放电过程中出现的结构转变和电子电导率低等问题导致了较差的循环稳定性和倍率性能,限制了聚阴离子型正极材料的进一步实际应用。针对这些问题,综述了近年来对聚阴离子型正极材料的改性方法,介绍了表面包覆、元素掺杂以及形貌控制等改性方法对聚阴离子型正极材料性能的影响,并展望了其未来发展趋势以及应用前景。

针对硅基负极体积膨胀大,在电池循环过程中易从集流体上脱落的问题,提出了石墨烯涂层改性铜箔集流体的创新思路。石墨烯涂覆增加了集流体表面的粗糙度,从而使集流体与活性物质的粘附力增强,抑制硅基负极中集流体与活性物质脱离的现象发生。与使用商业铜箔集流体的电池相比,使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在倍率性能和循环稳定性方面均有明显提升。使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在2 C高倍率下,硅基负极放电比容量为467.2 mAh/g;在0.2 C循环80次后,容量保持率仍超过50%,而使用常规铜箔作为集流体的电池容量保持率仅为18.2%。

锂离子电池(LIBs)自投入商用以来,其在低温环境下工作时容量衰退的问题广受学者关注。对低温环境下导致LIBs性能差的影响因素进行了分析与讨论,并从四个方面总结概括了近几年改善低温电池动力学的方法,分别为电解液设计,正极材料改性,负极材料改性和电池加热技术。最后,对改善低温LIBs性能的方法做出了总结并提出新的见解和方案,以促进高性能低温LIBs的持续发展。

锂离子电池储能电站的安全问题是制约能源变革与“双碳”目标实现的重要因素。一旦储能电站发生安全事故,造成的财产损失和人员伤亡将非常严重。针对储能锂电池热安全问题,对锂电池热失控诱因进行了全面梳理总结,并在此基础上对锂电池热失控特征参数进行了分析。通过对锂电池温度、内阻、电压和特征气体等的监测,能够为锂电池热失控预警提供依据。但这些参数的监测依赖于传感器元件的精度与灵敏程度,还需设计更高精度、更可靠的传感器。通过提高锂电池正负极材料的安全性、使用添加剂、阻燃电解质溶剂以及开发新的电解质体系、提高隔膜热稳定性和安全性等方法能够从根本上提高锂电池的安全性。

近年来,锂离子电池(LIB)已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能领域,是目前最有前景的新能源应用技术之一。然而低温条件下,LIB仍面临循环寿命和能量/功率密度衰减过大等诸多挑战,严重限制了其在极端工况下的实际应用。其主要原因包括：Li⁺在电极材料中的扩散及其界面处的电荷传递和去溶剂化过程较为缓慢;电解液粘度增大,对材料和隔膜的润湿性变差;石墨负极嵌锂时容易形成锂枝晶等。基于多年来低温锂离子电池的开发经验和相关文献报道,从电解液的角度综述了提高低温锂离子电池的策略,重点介绍了低粘度、宽液程的共溶剂,高电导率、低去溶剂化能的新型锂盐以及形成薄且致密固体电解质中间相(solid electrolyte interphase,SEI)的成膜添加剂对低温性能的影响及其挑战,并对未来低温电解液的发展方向进行了展望。

以280 Ah磷酸铁锂电池为研究对象,在标准环境下测得电池在0.5 C的放电曲线。先将电池以0.5 C放电至30%荷电状态(SOC)并记录静置3 h后稳定的开路电压(OCV),然后继续在0.5 C下从30%SOC放电至10%SOC,过程中每步放电2%SOC后静置3 h记录相应OCV,最终获得电池的实际SOC-OCV曲线。该区间内SOC-OCV曲线非线性,特别在24%~26%SOC区间存在明显斜率变化。因此,对30%~10% SOC区间数据进行多项式拟合,得到的多项式拟合方程的拟合R值为0.996 5;同时对26%~32%SOC区间数据进行线性拟合,得到的线性方程拟合R值为0.999 49;两种拟合结果均有较好的拟合度。将电池充电至100%SOC后再放电至接近30%SOC以保证电池性能和出货带电态,并将流程结束电池进行静置,记录电池从100%SOC放电至接近30%SOC时的总放电容量C_y、实际放电总容量C以及静置过程中的OCV。根据电池的SOC、C_y、C和OCV之间的关系,推出基于上述两种拟合方程下的容量预测模型。将OCV和C_y代入容量预测模型进行容量预测。研究表明：静置12 h后OCV值接近稳定,利用该OCV值进行容量预测的预测误差在±1.5%以内;在静置时间较短的情况下,引入校正因子来修正预测容量值可保证同样的预测误差;在本研究的SOC区间内,该预测方法具有可行性且两种预测模型下的预测误差基本一致。

电解液是确保锂离子电池拥有长期循环稳定性、高容量保持率等性能的关键因素。然而,电解液对杂质残留、温度波动、电压窗口不匹配等多种因素敏感,会导致锂离子电池失效甚至起火爆炸,具体失效形式为产气、热失控、老化、漏液以及容量衰减等。电池失效严重影响锂离子电池的使用性能及安全性。探讨了针对电解液失效所采取的先进测试表征技术,并选取了若干典型案例进行深入剖析,对失效原因及现象进行了分析。在此基础上,强调了开发和利用原位及联用测试分析技术的重要性。对电解液失效分析的研究前景进行了展望,提出了多层级失效分析、模拟仿真与预警技术的开发方向,以期为失效分析技术研究和电池性能的提升提供参考。

锂离子电池(LIB)应用领域广泛,但其在低温条件下容量、倍率和寿命等指标严重下降,极大限制了LIB在低温领域的应用。造成LIB低温性能差的因素有很多,其中发生在电极/电解质界面附近的微观过程,特别是低温下固态电解质界面(SEI)附近锂离子(Li⁺)脱溶剂化能垒增大以及Li⁺通过SEI的缓慢传输对LIB的低温性能起着决定性作用。因此,低温电解液的改进与发展对低温LIB的进一步应用具有重要意义。从限制低温LIB动力学的因素着手,分析其低温速控步骤,并探讨了溶剂、盐、添加剂在不同电池体系中改善低温性能的机制和规律,期望从电解液设计的角度为下一代低温LIB的研究提供借鉴。

硅基负极材料存在体积膨胀、表面稳定性差和导电性低的问题。通过硅形貌调控、立体导电网络构筑、多孔结构构造和碳包覆的方法,制备了多孔硅碳复合材料。基于硅不同晶面离解能的不同,球磨获得硅纳米片。将含硅纳米片、碳纳米管(CNT)和石墨的浆料,喷雾干燥,获得硅纳米片和CNT自组装形成多孔结构。对多孔结构进行液相碳包覆,使多孔结构内的纳米硅和整个多孔结构表面形成碳包覆层,获得多孔硅碳复合材料。扣电测试显示,该材料可逆比容量为1 000.8 mAh/g,首次循环效率高达93.9%,全电测试显示优异的1 C特性和较好的循环稳定性,这主要得益于立体导电网络的构建、多孔结构的构造和双重碳包覆的形成,提高了硅基材料的导电性,缓解了体积膨胀,提高了表面稳定性。

硅负极材料因其剧烈的体积变化、颗粒破碎及其表面不断发生的固体电解质相界面(SEI)膜的破裂和重整等问题严重影响了产业应用。使用新型电活性共价有机骨架(COF)材料对纳米硅颗粒的表面进行修饰,发展了高性能的纳米硅负极材料,其中COF层不仅可以有效缓冲硅颗粒的体积膨胀,调节SEI的成分,还可以得到由LiF和LiN组成的坚固且机械稳定的SEI膜,保护了硅颗粒,显著提高了硅负极材料的循环稳定性,从而证实了电活性COF作用于纳米硅负极材料的独特优势,拓宽了硅材料界面修饰的新途径。

电池技术作为清洁能源高效存储与利用的核心支撑,面临研发周期长、寿命预测难、安全性与回收效率低等瓶颈。人工智能(AI)通过构建数据驱动模型和智能优化算法,在材料筛选、制造工艺、性能预测和回收分拣等环节可显著提速。未来以数字孪生为核心的“物理实体—虚拟映射—智能决策”闭环,将结合可解释AI和轻量化算法,实现从分子设计、制造优化到在线监测与回收再利用的全链条覆盖。要推动这一智能融合范式落地,需构建共享数据平台,解决数据孤岛与模型黑箱问题,并加强跨学科协同,为高安全、低成本、可持续电池系统提供坚实支撑,助力新能源领域智能化转型与绿色发展。

全固态锂金属电池(ASSLB)由于其安全性和潜在的高能量密度而被认为是下一代能量存储电池首选。固态电解质作为ASSLB的关键组成部分,具有不燃性和对锂金属阳极的良好适应性,近年来受到广泛关注。在目前报道的固体电解质中,石榴石型氧化物复合固态电解质表现出了巨大的应用潜力。由于其结合单相无机氧化物固态电解质和聚合物固态电解质的优点,既提高了离子电导率,又有效降低了界面电阻,所以能切实提高电池的安全性和能量密度。从石榴石型氧化物复合固态电解质的组分组成、复合方式、结构、锂离子的传输机制和复合电解质中的界面问题进行阐述,指出了复合固态电解质中存在的问题,并对其应用进行了展望。

针对NCM811/SiC@石墨锂离子电池体系,采用差示扫描量热-热重分析(DSC-TG)方法,研究了满电态下电池各组件的释热时序及释热量,观察到满电态硅负极与电解液共存时的释热温度最低,即为第一热触发组件,而满电态正极、负极与电解液发生释热反应的释热量最大。设计了不同荷电状态(SOC)下,负极、负极+电解液、负极+正极以及负极+正极+电解液的热反应实验,发现空电态下的正极+负极+电解液依然存在释热反应,不能完全杜绝热失控。此外,还研究了满电态硅负极与单一溶剂电解液高温存储产气特性,发现氟代碳酸乙烯酯(FEC)基电解液与满电硅负极高温存储后的产气率最大,推测FEC基电解液对满电硅负极的热稳定性最差。

以280 Ah磷酸铁锂/石墨电池为研究对象,探究在45 ℃高温充放电循环条件下的衰减机理。分析在循环过程中的微分电压曲线(dQ/dV),通过曲线的变化分析容量损失的来源,并通过对100%、90%、60%SOH的电池进行拆解,系统分析电池在不同SOH下正负极形貌、结构和比容量的变化。综合分析表明,高温下储能磷酸铁锂电池容量衰减的最主要原因是石墨结构的破损失效,并导致一系列副反应的发生,如SEI膜增厚、电解液分解和隔膜堵塞。

以负极中硅碳掺混质量分数分别为30%、40%和45%的同型号锂离子电池为研究对象进行系列测试。研究发现：提高负极硅碳掺混量会造成电池首次效率和电压平台的下降,对比能量发挥造成不利影响;同时会加速电极结构破坏,掺混量由30%增至45%后,循环寿命缩短304次;而且掺混量提高后,负极电阻率直线上升,低温放电性能劣化。但负极硅碳的高比例引入,可有效降低正、负极片的涂敷量,缩短锂离子迁移路径。4.00 C放电容量保持率提升3.92%,温升降低2.3 ℃;2.00 C充电的恒流充入比提高4.65%;同时更低的极片涂敷量可减少与电解液的副反应,改善高温存储性能,容量恢复率提升0.76%。

随着储能系统、电动汽车和便携式电子产品的快速发展,锂离子电池安全性备受关注。隔膜作为正负极间的核心功能层,直接决定电池寿命、安全边界与可靠性。聚烯烃隔膜因工艺成熟与成本优势仍占主流,但其热稳定性、机械强度、润湿性和化学相容性不足,难以满足高能量密度和复杂工况需求。综述了隔膜的主要类型与性能要求,并将其失效机理归纳为热失效、机械失效、电化学失效、功能退化及多物理场耦合五类。在分析方法上,提出了涵盖形貌、热学、力学、电化学及成分的多维度表征框架,结合实验案例揭示了隔膜退化与电池安全衰减的内在联系。针对失效风险,重点评述了陶瓷涂覆、纳米纤维增强、功能化涂层和阻燃组分引入等改性手段,并指出未来隔膜将由单一改性走向多功能协同,需兼顾薄型化、高强度、耐高温与阻燃、自修复、智能感知等新特性。最后,展望了多物理场建模、先进原位表征及智能隔膜的发展趋势,为高安全、高性能电池提供参考。

固体氧化物燃料电池(SOFC)因其高效能和环保特性而受到研究者广泛关注。钙钛矿基材料作为SOFC负极的潜力载体,具有优良的电导性和催化活性。综述了近期SOFC钙钛矿氧化物阳极材料的改性进展,对比了金属掺杂出溶、表面修饰、A/B位缺陷等改性机理及其电池的最高功率密度、电导率和耐久性等电化学性能的影响,并对阳极材料的优化方向进行了展望。

水性工艺制备电极具有成本低、环保等优点,在锂离子电池工业中具有广泛的应用前景。通过海藻酸钠(SA)和聚丙烯酸(PAA)制备出适用于富锂锰基正极(LLOs)水性工艺的复合粘结剂。结果表明,调节SA和PAA质量比可以控制SA的羟基与PAA的羧基的交联程度,从而调控电极结构,改善电极动力学。当SA/PAA质量比为3∶1时,使用水性工艺制备的LLOs正极电极具有优异的电化学性能。基于该电极的LLOs‖锂半电池具有293.8 mAh/g(4.8 V)的放电比容量,在3 C下具有179.2 mAh/g的放电比容量。该研究结果将有助于设计和优化用于4.8 V高压LLOs的粘结剂。

以锂离子电池为代表的电化学储能技术是当下新型储能领域装机规模最大、应用范围最广的储能技术。随着锂离子电池储能系统的装机规模增长,储能系统的安全问题已成为限制其进一步大规模应用的瓶颈,需要针对储能系统安全防控技术进行研究与开发。锂离子电池储能系统的安全防控理念贯穿于电池制造、电站设计建设、电站运行维护、事故后消防等环节。从锂离子电池本征安全、热失控蔓延与抑制、热失控监测预警、储能系统热管理、储能系统多级安全防控等五个方面分析评述了锂电池储能安全防控技术研究进展。

锂金属电池凭借锂金属负极的高理论比容量(3 862 mAh/g)是实现高能量密度电池器件的关键体系,但锂枝晶引发的内短路和热失控风险阻碍了其工程化应用。综述了锂金属电池的研究进展。负极方面,三维微纳结构集流体通过物理限域引导锂均匀沉积;元素掺杂降低了锂成核过电势并调控界面化学反应;锂合金提升了电池循环稳定性。电解液工程中,介电调控策略优化了界面电场,聚合体系增强了还原动力学。隔膜方面,涂层优化和超薄复合设计改善了锂离子传输。安全性研究方面,高浓度电解液、原位耐高温界面和阻燃添加剂显著提高了电池热失控触发温度。这些材料与界面层面的突破为高比能锂金属电池的安全应用奠定了基础。