上海大学可持续能源研究院

随着人类生活与社会文明程度的提高，各个方面对能源供给和生态环境质量的要求也日益加大，如何及时解决面临共同面临的重要课题。

铅碳电池关键材料研究进展

铅酸电池极板活性物质比表面积低,在部分荷电态高倍率充放电的条件下负极易硫酸盐化而失效,铅碳电池是将高比表面积、高电导率的碳材料引入铅酸电池的负极活性物质中,抑制硫酸铅晶体的粗化。因此,铅碳电池具有充放电性能好、循环寿命长等优势,但碳材料析氢过电位低,导致析氢反应加剧,且密度远低于铅,导致和膏不均匀。随着碳材料的增多,负极板强度降低。大电流充放电和深放电循环均会造成正极活性物质结构破坏,进而加剧正极板栅的腐蚀。在Pb-Ca合金板栅中引入Sn、Al、Ce等金属形成多元合金板栅提高板栅的机械强度,增加抗腐蚀性和导电性,改善循环性能。从铅碳电池的结构、分类着手,重点总结了负极活性碳材料的作用机理和特点以及新型耐腐蚀正极板栅材料近年来的发展。

金属硫化物电催化剂在二氧化碳电化学还原中的研究进展

高效CO2电催化还原生产低碳燃料和有价值的化学品,正成为一个热门的研究课题,其中发展高效电催化剂是关键技术之一。尽管催化材料的研究开发以及作用机理探究等已有越来越多的报道,但在活性、稳定性、选择性以及生产成本等方面,合成的催化剂还远不能满足实际要求,需要持续寻求更新颖的材料与合成技术。近年来,在众多被探索的电催化剂中,金属硫化物表现出优异的电催化性能和应用前景。文章围绕新型金属硫化物催化剂研究的现状进行全面回顾总结,并对未来的研究方向提出展望。

2019年诺贝尔化学奖的三位“锂电教父”

随着社会的高速发展,我们需要高效的电池储能技术驱动手机、相机、笔记本、电动车等,享受科技成果带来的便利。锂电池作为高效储能技术的一种,通过它的高电压、高能量密度、高容量,为我们的生活提供了便捷,对现代社会影响深远。2019年的诺贝尔化学奖花落锂电池行业的三位教父,肯定了他们在这一领域作出的贡献,也是对锂电池行业的肯定。

基于碳纳米管纤维生长锌钴双金属氧化物纳米线森林的高能量纤维状超级电容器（英文）

随着可穿戴电子器件的发展,新型纤维状超级电容器逐渐成为最新一代储能器件。然而,纤维状超级电容器较低的电导率和较小的比电容限制了其在高能量密度器件中的应用。本工作采用水热法在碳纳米管纤维表面生长锌钴双金属氧化物纳米线森林设计高能量纤维状超级电容器,利用锌钴双金属氧化物和碳纳米管纤维的协同效应显著提高复合纤维的电化学性能。使用聚氯乙烯薄膜和聚乙烯醇/氯化锂凝胶电解质与复合纤维组装全固态纤维状对称超级电容器,并测试其电化学性能。组装的复合纤维比电容达到112.67 mF·cm^-2,功率密度0.45 mw·cm^-2时的能量密度为12.68μwh·cm^-2。复合纤维有较好的循环稳定性,以1 mA·cm^-2的电流密度进行10 000次循环,其电容保持率为90.63%。此外,在几种不同弯曲角度下,循环伏安曲线的变化可以忽略不计,说明复合纤维具有良好的柔韧性和力学稳定性。全固态纤维状超级电容器的优异性能为便携式和可穿戴电子产品的发展提供了新的机遇。

水溶液中二氧化碳电还原技术的发展现状、挑战及对策

二氧化碳(CO2)电化学还原利用CO2生产低碳燃料,能够实现可再生能源存储同时降低温室气体排放对环境的负面影响,因而成为了近年里一个甚受瞩目的研究与开发热点.尽管以往科学家关于催化剂活性、产物选择性以及反应机理的基础研究已做了广泛的报道,但对催化稳定性和电化学反应器系统的设计及实用性方面还未给予充分重视.本文针对影响低温水溶液中二氧化碳电化学还原技术实用化的上述两个重要因素,从技术应用需求角度出发,在概述发展现状基础上,总结归纳了主要存在的技术挑战,对未来研究方向提出了建议性对策.

电化学阻抗谱基础

电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)已在电化学能源领域得到广泛的应用,如燃料电池、电池、超级电容器、电解水/二氧化碳等。为了更好地发挥EIS的诊断功能,文章系统地综述了EIS的基础理论、测量技术、发展趋势,以及在电化学能源技术中的应用,并着重阐明了如何理解以下四个核心问题:(1)什么是EIS(What)?(2)为什么需要EIS(Why)?(3)如何实现EIS诊断(How)?(4)EIS能力边界在哪里(Where)?为了用好EIS技术,必须清楚:EIS可以做什么,EIS不可以做什么,EIS擅长做什么。尽管EIS不是无所不能,但是如果能被合理运用,它的价值和潜力将会得到更好发挥,尤其在电化学能源技术领域。

氢能质子交换膜燃料电池核心技术和应用前景

氢能质子交换膜燃料电池通常被认为是清洁、高效和静音的能源技术,可以将氢气转换成电和热。早在几十年前商业界就期望燃料电池能够应用在运输领域,但一直难以真正实现。阻碍其商业化的主要障碍是成本高、耐久性差、系统较复杂,以及缺乏氢气供给基础设施。为了更好地理解这些问题,文章将介绍这种燃料电池的基本原理、核心技术和应用前景。

铅酸电池板栅的轻量化

铅酸电池板栅是铅酸电池的重要构件之一,对铅酸电池电化学性能和商业化应用均产生重要影响。板栅轻量化要求既能实现铅酸电池整体减重,又不能明显牺牲电池的充放电性能,甚至能同时增加电池的能量密度和寿命。非铅的轻质金属板栅、合金板栅及其相应的板栅结构设计等是实现铅酸电池板栅轻量化的几个重要方向。文章综述了这几个方向的研究现状,尤其是对板栅的选材、机械性能、耐腐蚀性能、电化学性能及板栅结构轻质化技术路线等方面的优势和不足进行了分析。最后,为促进新型轻量化板栅的研发,提出未来几个可能的研究方向。

碳材料对铅酸蓄电池负极板在高倍率部分荷电状态下性能的影响

铅酸蓄电池被普遍认为是最实用的电化学储能设备之一,目前在混合动力汽车领域被广泛应用。文章主要介绍了铅酸蓄电池负极板硫酸铅聚积的机理、碳材料在铅酸蓄电池负极板中的作用以及对铅酸蓄电池性能的影响,并在此基础上展望了铅酸蓄电池未来的发展方向和前景。

金属有机框架衍生的单原子分散金属催化剂

近年来,单原子分散的金属催化剂(ADMCs)以其最大的原子利用效率(100%),独特的活性位点,较高的催化活性、稳定性和选择性在电催化领域引起广泛关注。金属有机骨架(MOFs)具有明确的分子结构块、可调的官能团和有效的配位,目前已成为制备ADMCs的潜在支撑材料。文章主要介绍近年来MOFs衍生的纳米材料用于ADMCs的开发情况及其在电化学催化氧还原反应方面的应用。还讨论了ADMCs在该领域研究所取得的重要进展,以及面临的挑战和机遇。

Supported dual-atom catalysts: Preparation, characterization, and potential applications

Developing sustainable and clean electrochemical energy conversion technologies is a crucial step in addressing the challenges of energy shortage and environmental pollution. Exploring and developing new electrocatalysts with excellent performance and low cost will facilitate the commercial use of these energy conversion technologies. Recently, dual-atom catalysts(DACs) have attracted considerable research interest since they exhibit higher metal atom loading and more flexible active sites compared to single-atom catalysts(SACs). In this paper, the latest preparation methods and characterization techniques of DACs are systematically reviewed. The advantages of homonuclear and heteronuclear DACs and the catalytic mechanism and identification technologies between the two DACs are highlighted. The current applications of DACs in the field of electrocatalysis are summarized. The development opportunities and challenges of DACs in the future are prospected. The ultimate goal is to provide new ideas for the preparation of new catalysts with excellent properties by customizing diatomic catalysts for electrochemical applications.

铅酸电池轻量化板栅的失效机理

为了提高铅酸电池的能量密度和寿命,发展轻量化的板栅以取代比重大的铅板栅,具有重要的实际意义。铅酸电池用轻量化板栅的失效主要是由板栅在电化学环境下腐蚀所引起的。因此,板栅在酸性条件下抗电化学腐蚀的能力对铅酸电池的性能和寿命有很大的影响。笔者总结了轻质金属板栅、轻质合金板栅和铅炭板栅的发展状况,以及其用于铅酸电池时的失效机理,并论述了板栅失效对铅酸电池机械强度和寿命的影响。为了促进耐腐蚀的轻量化板栅的研发,还提出了几个未来可能的研发方向。

质子交换膜燃料电池冷启动方案研究进展

在全球产业升级花发展能源的大背景下,发展新能源九车是我国的战略趋势。其中以质子交换膜燃料电池为动力的新能源汽车的发展是必要的。在提升燃料电池耐久性方面,提出电堆冷启动过程的稳定性和可靠性具有重要研屯意义。本丈对燃料电池冷启动相关问题做了概述,并提出相应的解决方案及冷启动策略.