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新能源材料

在当今世界,随着能源需求的不断增长和环境保护意识的日益增强,新能源材料的研发与应用已成为推动社会可持续发展的重要驱动力。为了集中展示这一领域内的最新研究成果与前沿进展,我们精心策划并出版了本期新能源材料虚拟专刊。

本专刊通过精选历年发表的高水平论文,汇聚了众多科研工作者在新能源材料探索与创新方面的智慧结晶。这些论文不仅涵盖了新能源材料的合成与制备、性能表征与优化、以及实际应用等多个方面,还深入探讨了新能源材料在促进能源结构转型、提高能源利用效率、减少环境污染等方面的巨大潜力。

我们相信,本期虚拟专刊的出版,将为新能源材料领域的科研人员提供宝贵的参考与启示,进一步激发创新思维,推动新能源材料科学与技术的不断进步与发展。

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  • 全选
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  • 综述
    李美成
    . 2010, 41(05): 37-0.
    Baidu(40)
    制备高效硅薄膜太阳能电池,需要在整个太阳光谱范围内进行有效陷光和保持低反射率。最近,对于硅衬底的陷光结构展开了大量的研究工作。本文综述了近年来硅衬底陷光结构的研究进展,分析了陷光结构制作的影响因素,展望了薄膜太阳能电池硅衬底陷光结构研究的发展趋势。
  • 综述
    耿学文;李美成
    . 2010, 41(S1): 39-0.
    Baidu(15)
    贵金属纳米粒子催化性能的研究已成为当前新材料及能源科学研究领域的热点之一。最近,在用贵金属粒子作为催化剂,辅助刻蚀硅衬底制作太阳能电池减反射层方面开展了大量的研究工作。本文综述了近年来贵金属粒子催化刻蚀硅制备减反射层的研究进展,分析了贵金属粒子的催化机理和减反射层制作的影响因素,展望了贵金属粒子催化刻蚀薄膜太阳能电池硅衬底研究的发展趋势。
  • 研究与开发
    冷利民;庞起
    . 2010, 41(12): 36-0.
    Baidu(16)
    采用电化学阳极氧化法在纯钛片表面制备了高度有序的TiO2纳米管阵列。利用SEM、XRD分别对TiO2纳米管阵列的形貌、晶型进行了表征,并通过线性扫描伏安法对N719染料敏化纳米管阵列电极的光电性能进行了研究。实验结果表明,纳米管阵列的管径和长度随着阳极氧化电压的升高和氧化时间的延长都分别相应增加。同时还发现,通过450 ℃热处理的TiO2纳米管阵列,具有较好的锐钛矿晶型结构,其光电转化效率为2.1%。
  • 研究与开发
    陶勇;廖志君;伍登学
    . 2011, 42(07): 1177-1179.
    Baidu(18)
    摘要:采用电子束蒸发法在光阳极导电玻璃基底上制备了一层致密的TiO2薄膜,并在氧氛围下进行不同温度的退火处理。以此TiO2薄膜为阻挡层来阻止电解质溶液中 与导电玻璃基底上光生电子的复合。分别利用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对此薄膜的结构和成分进行表征。制备不同厚度的TiO2阻挡层薄膜并研究其对电池光电性能的影响。实验结果表明,阻挡层的引入有效的抑制了暗反应的发生,提高了染料敏化太阳能电池(DSSC)的开路电压、短路电流和光电转换效率,比未引入阻挡层的DSSC的光电转换效率提高了31.5%。
  • 研究与开发
    吕晓渊;李华;张志强;刘河洲
    . 2012, 43(01): 112-115.
    Baidu(21)
    利用紫外辐照法在聚乙烯(PE)锂离子电池隔膜表面接枝上丙烯酸甲酯(MA)以改善隔膜的润湿性,研究了引发剂浓度、单体浓度和辐照时间对接枝率的影响,通过红外光谱、SEM观察和接触角测定等手段进行了表征分析。在纯MA单体溶液中,引发剂二苯甲酮(BP)浓度为0.02g/ml,辐照90s接枝率达到68.9%,接触角从原膜的46°降低到12°。
  • 研究与开发
    黄树繁;王丽伟;应雪晴
    . 2011, 42(S3): 655-658.
    Baidu(1)
    本文讨论了染料敏化太阳能电池的TiO2光电极制备与优化工艺过程,这主要包括TiO2薄膜厚度的优化,利用TiCl4处理导电玻璃以及添加大粒子散射层。研究结果表明,当TiO2光阳极厚度为11 ?m时,电池的转换效率最高。添加TiO2大粒子散射层后,增强了光阳极对光的吸收,当大粒子散射层为4.4 ?m时,电池的光电性能最好。对TiO2电极进行TiCL4处理后,电子的传输性能得到改善,光电性能得到较大的提高。
  • 研究与开发
    黄光胜;阮晓莉;竹怀君
    . 2011, 42(02): 24-0.
    染料敏化太阳能电池对极上用于催化的铂的浓度对电池的光电转换性能有重要的影响,特别是当光从对极射入染料敏化太阳能电池(DSSC)时。本文制备了不同铂浓度对极的电池,研究了光从对极入射时,铂对内部阻抗,光吸收效率等的影响,优化出最佳的铂浓度。结果表明10mmol/L为最佳对极入射铂浓度,在一定浓度范围内,开路电压(Voc)和转换效率(η)随着铂浓度的升高呈现先升高后降低的趋势;铂浓度对短路电流(Isc)的影响在光从对极入时较为明显,随着铂浓度的增加Isc降低。
  • 研究与开发
    赵旺;魏爱香;刘俊;葛增娴;刘传标
    . 2011, 42(S4): 29-0.
    Baidu(15)
    首先采用水热合成技术制备TiO2纳米线粉末,然后采用溶胶-凝胶技术制备钛酸丁酯溶胶,向溶胶中加入适量的TiO2纳米线制备凝胶浆体,采用浸渍提拉法在透明导电玻璃上制备TiO2纳米颗粒/TiO2纳米线复合薄膜的光阳极。通过XRD、SEM、电池的I-V特性和电化学阻抗谱测试,研究TiO2纳米线的添加量对光阳极的结构、形貌和电池性能的影响。结果表明:随着溶胶中TiO2纳米线添加量的增加,染料敏化太阳能电池的短路电流密度和光电转换效率显著提高,而开路电压和填充因子基本保持不变;复合光阳极中随着纳米线添加量的增加,电子的传输阻抗显著减少,电子的寿命延长。
  • 研究与开发
    王艳荣;徐慎刚;朱慧娥;何志群;曹少魁;
    . 2011, 42(S4): 7-0.
    Baidu(1)
    合成了一种钌金属配合物Ru-[bpy(COOEt)2]2Cl2。利用1H NMR、MS、UV-Vis和元素分析等手段对其结构进行了表征。该金属配合物的DMF溶液在350-800 nm的区域内有较强的光吸收;CV曲线表明其HOMO与LUMO能级分别为-5.07 eV和-3.16 eV;TG曲线表明其300 oC以下具有较好的热稳定性;制备了由Ru-[bpy(COOEt)2]2Cl2, PCBM 和 PVK组成的混合物(1:1:1) (w/w/w) 的混合溶液作为光活性层的光伏器件并,在55 mW cm-2的白弧光灯下对其J-V进行测试,结果表明该器件具有典型的整流性能,将PEDOT:PSS层的插入到该器件中可提高其Voc、Isc和光电转换效率。
  • 研究与开发
    王傲;吴聪聪
    . 2011, 42(S3): 685-687.
    Baidu(9)
    随着染料敏化太阳能电池(DSSC)商业化进程的发展,大面板DSSC已成为当前研究的热点之一。本工作采用丝网印刷法制备出尺寸为100 mm × 75 mm的并联结构大面板DSSC,研究了面积对DSSC光电性能的影响,并对大面板DSSC的光电性能进行了讨论。结果表明,随着DSSC的面积的增加,电池的填充因子逐渐减小,采用并联结构的大面板DSSC的填充因子有显著提高,填充因子达到0.63。
  • 研究与开发
    李翠丽;单忠强;田建华
    . 2012, 43(07): 880-883.
    Baidu(2)
    本实验采用乙炔黑,土状石墨,Cabot Vulcan XC-72炭黑,Cabot Bp2000超级导电炭黑作为硫载体制备了一系列含硫复合材料。通过X射线粉末晶体衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),比表面积分析(BET)等分析测试手段对材料的物理性能进行表征,利用电池测试系统对材料的电化学性能进行了测试。结果表明:基体材料表面结构,孔径分布及比表面积等因素都对复合材料的电化学性能造成影响,本实验中综合性能最好的基体材料为BP2000超级导电炭黑,其初始放电比容量高达1385.1mAh/g,在室温下经过三十次循环之后电池放电比容量仍保持在1080.2mAh/g,容量保持率高达78%。
  • 研究与开发
    冯跃军;庞起;何军
    . 2012, 43(04): 426-429.
    Baidu(10)
    本文采用化学气相沉积(CVD)法制备了不同尺寸的四脚状纳米ZnO和ZnO纳米棒。采用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对纳米ZnO的晶型结构和形貌进行表征,研究结果表明:CVD法制备的四脚状纳米ZnO具有三维空间结构,其最小平均臂宽约为70 nm,臂长约300 nm,制备的纳米棒直径约为84 nm, 长约2μm,且都为六方纤锌矿晶型结构。将ZnO纳米四脚状及纳米棒利用滚涂法在FTO导电玻璃上形成ZnO光阳极,经N719染料敏化后组装成染料敏化太阳能电池,光电性能结果表明:染料敏化小尺寸的四脚状纳米ZnO太阳能电池光电转换效率(η=1.88%)高于染料敏化大尺寸的四脚状纳米ZnO太阳能电池光电转换效率(η=1.18%),远高于染料敏化ZnO纳米棒太阳能电池的光电转换效率(η=0.7%)。
  • 研究与开发
    窦俊青;康雪雅;吐尔迪.吾买尔;韩英
    . 2012, 43(09): 1160-1163.
    通过流变相辅助高温固相碳热还原法及碳酸共沉淀法合成了LiFePO4/C复合材料及三元系锂离子电池正极材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2。将二者按一定比例经强力搅拌混合均匀,获得均匀的共混锂离子电池用正极材料。通过循环充放电测试、交流阻抗测试等研究了混合比例对混合材料电化学性能的影响。实验结果表明:LiFePO4与LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2通过混合,二者之间产生较强的协同作用,从而实现二者之间的优势互补。并且当混合比例为1:2时,混合电极具有较好的倍率性能及循环稳定性和较高的平均放电平台电压及比能量密度。
  • 研究与开发
    汤珅;黄妙良;商光禄;玉富达;王江丽;兰章;吴季怀
    . 2012, 43(16): 12-0.
    以Ti(SO4)2为钛源,采用尿素辅助水热法合成了介孔TiO2微球,利用XRD、FESEM和比表面积分析仪对样品的晶型、形貌和比表面积进行分析,探讨了尿素加入量对TiO2微球的颗粒尺寸、比表面积、孔径和孔容的影响。采用刮涂法,用所合成的介孔TiO2微球制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)的光阳极,结果表明:尿素用量为1.2 g合成的介孔TiO2微球所组装的电池在模拟太阳光的照射下(100 mW/cm2, AM 1.5),光电转效率为6.2%,明显高于商用P25纳晶所组装的电池光电转效率(4.24%)。
  • 研究与开发
    牛淑娟;李磊;张永明
    . 2012, 43(08): 1072-1075.
    Baidu(4)
    通过溶液流延成膜法制备了具有不同离子交换容量(IEC)的全氟磺酸(PFSA)离子交换膜,并测试了其吸水率、电导率、钒离子(V(Ⅳ))透过率和选择性系数。研究发现,具有高IEC值的PFSA离子交换膜具有相对较低的V(Ⅳ)离子透过率和较高的质子电导率。其中IEC值为1.10 mmol/g的PFSA离子交换膜对V(Ⅳ)离子具有最高的选择性,其选择性系数为Nafion 117膜的2.97倍。
  • 研究与开发
    程毅;潘复生
    . 2012, 43(02): 264-267.
    Baidu(8)
    采用失重法、线性电位扫描、扣式电池放电测试等方法,研究AZ21和AZ31镁合金作为镁锰干电池负极材料时的电化学性能以及电解质添加剂Li2CrO4对其电化学性能的影响。结果表明:作为干电池的负极材料,在Mg(ClO4)2作电解质时,AZ21与AZ31相比,其自腐蚀速率大,开路电压稍高,电池容量和正极材料利用率低;添加少量的Li2CrO4能大大降低AZ21和AZ31合金的自放电速率,其缓蚀作用随Li2CrO4浓度的增加而增加,但当超过0.3 wt.%后反而降低;Li2CrO4的添加可提高电池的工作电压、电池容量和正极材料利用率。
  • 研究与开发
    孙杰;赵东林;刘辉
    . 2012, 43(15): 2027-2030.
    以二茂铁为铁源,石油渣油为碳源,通过加压热解和空气氧化制备了碳包覆空心Fe3O4纳米粒子。采用X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)以及高倍透射电镜(HRTEM)等测试方法对样品的形貌和结构进行表征。采用恒流充放电和交流阻抗方法测试碳包覆空心Fe3O4纳米粒子作为锂离子电池负极材料的电化学性能。在电流密度为0.2 mA cm-2时,首次放电比容量高达1294.7 mAh/g,30次循环之后其放电比容量为392.1 mAh/g;电流密度为1 mA cm-2时,首次放电比容量为216.3 mAh/g,30次循环之后其放电比容量为113 mAh/g。
  • 研究与开发
    亓鹏;朱丁;陈云贵
    . 2012, 43(05): 657-659.
    Baidu(12)
    本文采用湿法混料及高温热解法制备了锂离子电池用硅/石墨/碳复合负极材料,并研究了配方不同的复合材料结构及电化学性能。研究发现:硅含量为20 wt%时,复合材料首次可逆容量为865 mAhg-1,循环30次后仍为757 mAhg-1,容量保持率可达88%,大大改善了硅基材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能。
  • 研究与开发
    吴宁宁;徐华;雷向利;王建平;
    . 2012, 43(16): 31-0.
    本文研究了不同碳酸亚乙烯酯(VC)含量对锰酸锂体系动力电池的高温寿命的影响以及VC在电池循环中的消耗行为,结果表明,VC含量为3%wt时电池60度的高温循环性能最佳,电化学交流阻抗(EIS)分析结果表明,随着VC含量的增大,负极SEI阻抗增大,直至含量为3%时达到最大值;本论文还发现5Ah动力电池在60度循环过程中,随着VC含量的不同,电池在循环一定次数之后,电解液中的VC都会消耗完,说明VC主要参与首次充放电过程中的固体电解质膜(SEI)形成,并在循环的前期参与部分SEI膜的修复,由于VC完全消耗之后电池的寿命曲线并未出现突降,说明VC是否存在对电池后期寿命影响较小。
  • 综述·进展
    梁英, 屈俊豪, 张淼, 周鹏, 李望南, 梁桂杰
    功能材料. 2022, 53(4): 4075-4087. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2022.04.010
    半导体氧化镍(NiOx)价格便宜、空穴迁移率高、化学稳定性好且可低温制备,由其作为空穴传输层(HTL)制备的反式钙钛矿太阳能电池极具市场应用前景。NiOx HTL的制备与优化对电池器件的性能至关重要。系统介绍了钙钛矿太阳能电池中NiOx薄膜的制备工艺及其研究进展。阐述了O2-plasma、紫外、表面钝化等后处理方式对NiOx薄膜的缺陷态、表面化学状态以及材料功函数的调控影响。重点综述了掺杂(过渡金属、碱金属、稀土元素掺杂和元素共掺杂)对NiOx薄膜光学和电学性能以及器件光电性能的影响。最后对NiOx基钙钛矿太阳能电池的未来发展方向进行了展望。
  • 研究与开发
    江丰;沈鸿烈;金佳乐
    . 2012, 43(15): 2040-2044.
    采用硫化Zn/Sn/Cu金属多层膜的方法制备了太阳电池吸收层用的Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜。用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、紫外可见近红外分光光度计、扫描电镜、能谱仪及数字源表等对薄膜进行了一系列的表征。结果表明制备的CZTS薄膜没有杂相存在并具有标准拉曼峰。薄膜在可见光范围内的吸收系数大于104cm-1,同时其光学带隙接近1.5eV。CZTS薄膜具有均匀致密的表面形貌,薄膜元素比例非常接近标准化学计量比。此外,CZTS薄膜呈现显著的光电流响应性能,其光电流的激发和衰减时间分别为0.0736s和0.2646s。
  • 研究与开发
    高云雷;赵东林;沈曾民
    . 2012, 43(11): 16-0.
    Baidu(21)
    以天然石墨为原料,采用改进的Hummers法合成含Mn的氧化石墨;400℃条件下氢气还原制备了锰氧化物/石墨烯复合材料。利用XRD、SEM和TEM对所制备的复合材料进行了表征。结果表明锰氧化物(MnOx)颗粒均匀分布在石墨烯片层表面。将复合材料作为锂离子电池负极进行研究,在50mA/g电流密度下,首次库伦效率为70.4%,可逆容量达876mAh/g,并且具有良好的循环性能,在30次循环后仍保持在700mAh/g以上。
  • 研究与开发
    黄龙;许向东;周东
    . 2011, 42(10): 1802-1805.
    Baidu(17)
    摘 要: 聚3已基噻吩(P3HT)是近年来出现的一种新型有机聚合物太阳能电池的供电子体材料。本文通过真空蒸镀与旋涂相结合的方法,制备了基于聚合物P3HT的结构为ITO/Buffer layer/P3HT/C60/Bphen/Ag的有机太阳能电池。测试结果表明,P3HT、C60的优化厚度分别为30nm、40nm。如果还引入金属氧化物MoO3作为阳极缓冲层,能够明显地提高电池的开路电压,其中,MoO3阳极缓冲层的优化厚度为1nm。因此,通过优化制备工艺,引入新的金属氧化物,能更理想地调控太阳能电池的性能参数。
  • 研究与开发
    刘卫东;李浩;姚之侃;王婷;朱宝库;朱利平
    . 2012, 43(11): 18-0.
    提高锂离子电池耐温安全性的本质是实现电池中电解液的稳定化。本研究首先合成了甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸-N,N-二甲胺乙酯共聚物P(MMA-co-DMAEMA),然后与聚偏氟乙烯(PVDF)共混经溶液相转化法制备了多孔性PVDF/P(MMA-co-DMAEMA)隔膜。研究发现,相对于纯PVDF隔膜,共混隔膜的孔隙率增加、结晶度降低、电解液吸收稳定性显著提高。共混隔膜具有“活性”隔膜的性质,隔膜-电解液组成的电解质体系表现出凝胶电解质特征,隔膜中P(MMA-co-DMAEMA)/PVDF质量比达到1/10时,孔隙率为80%的共混隔膜吸液率在420%以上,活化后凝胶电解质膜离子电导率可以达到1.8×10-3S/cm。这些研究结果表明,采用溶液相转化制备PVDF/P(MMA-co-DMAEMA)共混隔膜,将是一种制备凝胶锂离子电池用高性能活性隔膜的有效方法。
  • 研究与开发
    崔旭梅
    . 2012, 43(11): 19-0.
    Baidu(3)
    采用丝网印刷的方式制备了染料敏化太阳能电池的TiO2薄膜光阳极、TiO2-ZnO复合薄膜光阳极、以及TiO2/ZnO双层薄膜光阳极,研究了ZnO对TiO2薄膜光阳极的调制改性作用。研究结果表明分别以醋酸锌和ZnO直接掺杂制备的TiO2-ZnO复合薄膜光阳极同未掺杂的TiO2薄膜光阳极相比,以醋酸锌为原料制备的复合薄膜光阳极使电池转化效率提高了1倍,而由于um量级的ZnO的粒径大,用其作原料制得的复合薄膜光阳极反而使电池的转化效率有所降低。以醋酸锌为原料制备的TiO2/ZnO双层薄膜光阳极同TiO2薄膜光阳极相比,电池转换效率提高了13倍。
  • 研究与开发
    王金香;彭小波;王芸;
    . 2012, 43(11): 3-0.
    Baidu(1)
    用溶胶凝胶法制备了复合固体电解质xNH4PO3-SiO2(x=1,2,4),并研究了该电解质在125℃~250℃范围内的导电性能以及电池性能。复合电解质的相结构分析表明,NH4PO3和SiO2在溶胶凝胶法制备过程中没有发生化学反应;复合电解质的电导率随着NH4PO3含量增大而提高,并与NH4PO3的形态相关。电导活化能随NH4PO3含量的上升而下降,表明在sol-gel法制备的复合电解质中,起电导作用的主要是NH4PO3,而SiO2主要起支撑作用;电导率随着环境气氛中含水量的提高而提高。以湿氢气为然料和干氧气为氧化剂,用复合电解质制备的燃料电池最大功率在250℃为4.8mW.cm-2。
  • 综述·进展
    尚凤杰, 李沁兰, 石永敬, 刘海定, Shigeng Song
    功能材料. 2021, 52(7): 7032-7040. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.07.006
    阴极材料是固体氧化物燃料电池的重要组成。提高阴极材料的电子/离子电导率、降低极化电阻是使SOFC低温化运行、延长电池使用寿命的重要方法。阴极材料的高电子电导性促使钙钛矿结构氧化物在阴极材料的研究领域占据主导地位。综述了钙钛矿结构阴极、尖晶石结构阴极和Ruddlesden-popper型结构阴极材料的研究进展,并展望了未来阴极材料的发展方向。
  • 综述·进展
    尚凤杰, 李沁兰, 石永敬, 刘海定, ShigengSong
    功能材料. 2021, 52(6): 6076-6083. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2021.06.010
    固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换效率高、环境友好和燃料灵活的全固态发电设备,为能源资源的可持续发展提供选择。氧离子在固体电解质中是通过氧空位传导的,即增大氧空位浓度是提高离子电导率的关键,而高离子电导率的电解质材料促进了SOFC发展。综述了固体电解质的离子传输机制和ZrO2基电解质、CeO2基电解质、Bi2O3基电解质和LaGaO3基电解质材料的结构、研究进展以及优缺点,并对未来电解质材料的研究发展趋势进行了展望。
  • 工艺 技术
    李文浩
    . 2014, 45(09): 22-0.
    分别在密封和未密封条件下对六水合氯化镁(MgCl2?6H2O)进行600次加速热循环实验,研究其作为太阳能中温蓄热材料的可行性。采用差示扫描量热仪、X线衍射仪和多路温度测试仪测试不同次数热循环后样品的相变温度、相变潜热、晶体结构和过冷度。结果表明:未密封状态下,200次热循环后,MgCl2?6H2O的相变潜热降低54.2%,并有新相MgCl2?4H2O产生;密封状态下,600次热循环后,MgCl2?6H2O的相变温度和峰值温度的变化分别在±1%和±4%内,相变潜热的变化在-15.2%~+1.5%内(300次热循环后变化异常);同时,MgCl2?6H2O凝固时几乎没有过冷现象,过冷度在0~2.2℃之间。密封状态下, MgCl2?6H2O在太阳能中温蓄热应用中是一种很有发展前景的材料。
  • 综述·进展
    曹虎, 王帅, 吴沁宇, 宋广生, 马扬洲
    功能材料. 2022, 53(6): 6067-6077. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2022.06.010
    SiO2因理论比容量高(1 965 mAh·g-1)、循环稳定性好、丰度高和低成本等特点,被认为是一种具有前景的绿色锂离子负极材料。实际上当SiO2作为锂电池的负极材料时,由于其Si-O之间的键能大,对Li+表现出惰性而没有展现出良好的电化学性能。然而,通过对它进行表面修饰或构造3D纳米结构,则表现出对锂的活性。为了进一步了解这一负极材料,综述了SiO2作为锂离子负极材料的锂化反应机理,并从尺寸大小、结构、与金属氧化物复合以及表面改性等方面讨论其电化学性能。最后,提出了SiO2作为负极材料的挑战和工作展望。
  • 工艺 技术
    张福庆
    . 2013, 44(17): 26-0.
    Baidu(5)
    本文提出了一种利用石墨纳米颗粒作为掩膜,通过金属辅助刻蚀来制备具有低反射率的太阳电池纳米陷光结构的制备方法。用该方法制得了一种表面覆盖有纳米线和纳米孔的太阳电池纳米陷光结构。结合金属辅助刻蚀的机制和这种陷光结构的形成原理,分析了石墨纳米颗粒和H2O2浓度对陷光结构形貌的影响,并讨论了陷光结构的形貌对样品陷光性能的影响。最后,制得了在300-1100 nm波长范围内平均反射率仅为3.6%的太阳电池陷光层。
  • 工艺 技术
    邓凌峰;余开明;严忠;夏燎源
    . 2014, 45(21): 31-0.
    通过溶胶凝胶烧结法制备了LiFePO4/graphene锂离子电池复合正极材料。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、循环伏安(CV)以及各种电化学检测技术对合成材料的结构、形貌进行了表征。LiFePO4/graphene复合材料的表面上和其中的LiFePO4微小颗粒之间都有石墨烯,说明石墨烯与LiFePO4已很好地融合在一起,形成了具有三维空间结构的立体导电网络,大大地提高了复合材料的电子导电性能及减少了电荷转移电阻,从而充分发挥了活性材料的全部潜力。电化学测量表明LiFePO4/graphene的电化学性能比LiFePO4/C更好。LiFePO4/graphene具有较高的比容量和优良的大倍率性能,在0.1C和5C电流充放时,LiFePO4/graphene的比容量分别为163.81 mAh?g-1和101.57mAh?g-1,而LiFePO4/C仅为146.05 mAh?g-1和54.67 mAh?g-1。LiFePO4/graphene也具有优良循环性能,0.5C循环100次,容量保持率为98.48%。
  • 综述 进展
    柳清菊
    . 2014, 45(16): 7-0.
    Baidu(7)
    本文综述了染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSC)的TiO2光阳极的研究现状及存在的问题,分析探讨了改进和提高DSSC电池性能的方法和途径,并对其发展趋势进行了展望。
  • 综述·进展
    袁天恒, 刘雷, 胡方正, 王志彦, 王亚涛, 李建华, 祖雷, 崔雪梅, 贾伟艺, 连慧琴, 崔秀国
    功能材料. 2023, 54(2): 2055-2063. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2023.02.008
    新型纳米材料黑磷呈二维折叠层状结构,具有独特的光电特性,其理论容量大、载流子迁移率高、氧化还原电位低、带隙可调,在电化学储能、光催化制氢、癌症靶向治疗等领域应用前景广阔。尤其是在电化学储能领域,因其高达2 596 mAh/g的理论比容量,已被作为锂离子电池与钠离子电池的负极材料得到了广泛的应用,是可充电电池理想的负极材料之一。综述了黑磷在离子电池领域的应用,旨在为后续黑磷的结构设计奠定基础,为储能领域蓬勃发展铺平道路。
  • 热点·关注(2019年度重庆市出版专项资金资助项目)
    黄兴文, 廖松义, 刘荣涛, 刘屹东, 闵永刚
    功能材料. 2020, 51(9): 9018-9023. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2020.09.004
    随着便携式电子设备不断的发展,其核心部件电池的能量密度和安全性越来越受到人们的关注。固态电池可避免使用安全系数较差的有机液态电解液及易燃的聚烯烃隔膜,具有高能量密度和高安全性等特征,因而被称为下一代锂离子电池。固态电池的核心技术在于开发离子电导率高、不易燃、强韧性好、环境友好型的新型固态电解质,其中PEO基聚合物电解质属于新型固态电解质中的一种。概述了PEO基聚合物电解质的研究进展,并对PEO基聚合物固态电解质提出了展望。
  • 研究·开发
    吕尚书
    功能材料. 2019, 50(7): 7115-7119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2019.07.021
    选取40 μm流延聚丙烯热封层铝塑膜(1#样品)、80 μm流延聚丙烯热封层铝塑膜(2#样品)和80 μm接枝改性PP热封层铝塑膜(3#样品)作为研究对象,在不同热封温度、热封时间、热封压力、热封层厚度和热封层种类的条件下,对3种不同软包锂离子电池铝塑膜进行热封研究。利用万能试验机和扫描电镜等,对3种不同铝塑膜的热封强度和热封结合界面进行分析。结果表明,3种不同铝塑膜的最佳热封工艺均为热封温度为230 ℃,热封时间为12 s,热封压力为1.0 MPa。1#样品的热封强度最高仅为98.9 N/15 mm;3#样品的热封强度最高为114.3 N/15 mm;2#样品的热封强度最高可达144.4 N/15 mm。在0.5~1.0 MPa的范围内,热封压力对铝塑膜热封强度的影响不显著,热封温度和热封时间成为影响样品热封强度的主要因素。在相同的热封条件下,CPP热封层的热封效果要明显好于PP-g-PGMA热封层。热封剥离失效界面的研究表明,剥离实验失效模式为界面破坏和剥离破坏两种破坏模式并存,CPP与铝箔间的界面没有紧密机械啮合,如果对铝箔进行表面处理,增加铝箔与CPP间的机械结合力,可能会成为提高铝塑膜热封强度的有效手段之一。
  • 综述·进展
    吴春芳;魏杰
    . 2013, 44(01): 1-7.
    Baidu(10)
    量子点敏化太阳能电池发展至今,其效率已经突破了5%,但是与染料敏化电池12%的效率相比还是存在着较大的距离,本文即从电荷复合,量子点的光捕获,光阳极的结构,电解质和对电极五个方面分析了量子点敏化电池效率低下的原因以及针对以上五个方面目前量子点敏化电池的相关研究者们采取的改进措施。
  • 综述 进展
    邵景珍;董伟伟;邓赞红;陶汝华;方晓东
    . 2014, 45(24): 1-0.
    Baidu(16)
    作为太阳能电池的光吸收剂,有机金属卤化物钙钛矿材料不仅具有高效的光吸收能力和载流子迁移率,还具有独特的双极性特征,能同时传输电子和空穴,使其成为优异的光伏材料,掀起了基于钙钛矿材料太阳能电池的研究热潮。本文主要介绍了近几年来基于有机金属卤化物钙钛矿材料的全固态太阳能电池的发展情况,总结了有机金属卤化物钙钛矿材料的结构和特性,对目前几类典型的钙钛矿太阳能电池进行了讨论,并展望了全固态钙钛矿太阳能电池的产业化应用前景。
  • 研究 开发
    李哲;魏志勇;王恒;高枫;周开塬;陈广义;梁继才;张万喜
    . 2013, 44(13): 31-0.
    Baidu(1)
    在不使用模板和表面活性剂的前提下,利用水热法成功制备出了具有多孔疏松结构的SnO2纳米球,该球体是由无数个小的纳米颗粒组装而成的。运用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)等对所得产物的晶体结构和形貌进行了的表征,同时也对其作为锂离子电池负极的电化学性能进行了系统的研究。
  • 综述·进展
    杨元林, 李英, 陈丽佳, 牛连斌
    功能材料. 2022, 53(7): 7040-7057. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-9731.2022.07.006
    继硅基太阳能电池之后,又迅速崛起了一个有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells, PSCs),目前它认证的最高光电转换效率(photoelectric conversion efficiency, PCE)已经达到25.5%,被认为是最具有应用前景的新型太阳能电池,其中,顶电极是钙钛矿太阳能电池的重要组成部分。主要阐述了顶电极材料的研究进展,综述了金属电极和碳电极的界面调控和改性处理,提出了金属电极和碳电极材料的优势与挑战,并对顶电极在低制造成本和长期稳定性的应用方向进行了展望。