锌空气电池

p 　　可逆锌空气电池具有价格低廉、环境友好和能量密度高(1084Wh kg-1)等优势，在便携式交通工具和能量储存器件应用方面潜力巨大。该电池的核心组分是驱动氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的双功能催化剂，但存在动力学缓慢及循环稳定性差等问题。因此，发展廉价、高效的双功能催化剂，对于推动可逆锌空气电池的实际应用具有重要意义。 /p p 　　氮化物，如Ni3FeN等，因其独特的电子结构和半金属特性，在电催化氧气还原反应(OER)中，表现出优异的性能。但将Ni3FeN应用于可逆锌空气电池中，面临两个问题：一是氮化物的ORR活性低 二是氮化物的在合成过程(氨气气氛煅烧)中易团聚，难以得到更小尺寸、更多活性位暴露的氮化物，阻碍其OER性能的进一步提升。 /p p 　　近日，中国科学院理化技术研究所超分子光化学研究团队研究员张铁锐课题组采用“一石二鸟”的策略，通过引入钴氮共掺杂碳载体(Co,N-CNF)，有效减轻Ni3FeN在高温合成过程中的团聚问题，从而缩小其尺寸至14nm 同时Co,N-CNF本身具备优良的ORR性能。因此，Ni3FeN/Co,N-CNF复合物的OER性能明显优于贵金属IrO2，ORR性能超过商业化Pt/C，该双功能催化剂可实际应用于可逆锌空气电池，并在高电流密度(50 mA cm-2)下长时间稳定工作。该策略为设计和合成多功能催化剂提供了新思路，可广泛应用于金属空气电池、可充放电式燃料电池、全分解水以及其他能源领域。 /p p 　　研究结果以3D Carbon Nanoframe Scaffold-immobilized Ni3FeN Nanoparticle Electrocatalysts for Rechargeable Zinc-Air Batteries’Cathodes为题发表在Nano Energy上。 /p p 　　研究工作得到科技部国家重点基础研究计划、国家自然科学基金委优秀青年科学基金项目、国家“万人计划”-青年拔尖人才支持计划、中科院战略性先导科技专项(B类)等的支持。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/9fe2701e-b381-4d1d-a592-676044849fe8.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong Ni3FeN/Co,N-CNF复合物应用于可逆锌空气电池 /strong /p p & nbsp & nbsp & nbsp 论文链接：3D Carbon Nanoframe Scaffold-immobilized Ni3FeN Nanoparticle & nbsp Electrocatalysts for Rechargeable Zinc-Air Batteries’ Cathodes /p

随着全球变暖的加剧，减少对化石燃料的依赖并转向可持续的绿色能源已成为当务之急。电动汽车就是这一过程的“关键一步”。然而，电动汽车需要高能量密度的电池才能更好地工作，而传统的锂离子电池在这方面已略显疲态。理论上，锂空气电池比锂离子电池能提供更高的能量密度。然而，在实际应用之前，这些电池需要提高能效，提高循环特性，降低氧化还原反应充放电所需的过电位。为了解决这些问题，需要一种合适的催化剂来加速电池内部的析氧反应（OER）。OER是一种极其重要的化学反应，涉及到水的分解，可以提高电池的性能。稀有和昂贵的贵金属氧化物如钌氧化物(RuO2)和铱氧化物(IrO2)，通常被用作加速金属-空气电池OER的催化剂。更便宜的催化材料包括过渡金属，如钙钛矿型氧化物和氢氧化物，它们对OER具有高活性。CoSn(OH)6（CSO）就是一种钙钛矿型氢氧化物，是一种很有前途的OER催化剂。然而，目前合成CSO的方法十分缓慢——需要超过12小时，而且还需要多个步骤。日本芝浦工业大学（Shibaura Institute of Technology）最近在这方面取得了突破。他们仅用了一个步骤、且在20分钟内就合成了CSO。据悉，该团队使用了溶液等离子体工艺，这是一种在非热反应领域合成材料的尖端方法。最新研究成果已于近期发表在了《可持续能源与燃料》杂志上。该团队使用X射线衍射仪显示，通过将PH值调整到大于10到12的值，可以从前体溶液合成高度结晶的CSO。通过透射电子显微镜，他们进一步注意到CSO晶体呈立方体形状，尺寸约为100-300纳米。此外，该团队还使用电化学方法研究了CSO作为OER催化剂的特性。他们观察到，在电流密度为10 mA/cm2时，合成的CSO具有350 mV的过电位。在pH12下合成的CSO在所有合成样品中具有最好的催化性能。而且，根据研究人员的说法，该样品的催化性能甚至比商业级的RuO2还要好。总的来说，上述研究首次描述了一种简单高效的合成CSO的方法，为开发新一代锂空气电池铺平了道路。“合成的CSO对OER表现出优异的电催化性能。我们希望钙钛矿型CSO材料将应用于能源设备，并将有助于电动汽车的提高能效，”研究人员补充说。

聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)凭借高效、低排放的优点被普遍认为是一种最有前途的能源设备和电力运输系统。解决掉PEMFC的高成本以及耐用性有限、稳定性差的问题，就成为了实现商业化应用的关键。研究发现，PEMFC的性能与相对湿度、背压、氢气和气体化学计量比、电池温度等各种操作参数密切相关。1、背压对PEMFC的极化曲线和EIS曲线的影响图1 不同背压下PEMFC的极化和功率密度曲线(0、0.3和0.6 bar)图1中显示了0、0.3和0.6 bar背压下，商业Pt/C（Johns Manville Corporation GM Pt/C）在25cm² 的PEMFC中极化和功率密度曲线。随着背压从0到0.6 bar变化，PEMFC在0.4V电压下电流密度从1370 mA/cm² 分别增加到1400 mA/cm² 和1450 mA/cm² , 而0.7V电压下电流密度从476 mA/cm² 增加到588 mA/cm² 和708 mA/cm² 。可以发现，PEMFC的电流密度随着背压增大而明显增大。图2 不同背压下PEMFC的电化学阻抗 (0、0.3和0.6 bar)图2中显示了0、0.3和0.6 bar背压下，该PEMFC在0.8 V下频率范围为0.1Hz至10kHz的阻抗图谱。经过Zahner和Zview软件解析发现不同背压下，R1（欧姆电阻）从1.54 mΩ略微下降到1.52 mΩ，而R2（阴极电荷传递阻抗）从7.48 mΩ显著下降到5.29 mΩ，最后降低至3.48mΩ。相反的是，R3（阳极电荷传递阻抗）从0.76 mΩ增加到1.29 mΩ。在不加背压时，极化曲线显示了一个明显的欧姆极化电压降，这与阻抗图谱中显示的变化一致。在较高的背压下，使气流饱和所需的水，比低背压下所需的水少。证实了较高的背压下，质子膜的加湿性和导电性得到改善，从而降低了欧姆电阻和阴极电荷转移电阻。2、相对湿度对PEMFC的极化曲线和EIS曲线的影响图3 不同相对湿度下PEMFC的极化和功率密度曲线 (64、70、80和100%)图3显示了0.3bar背压下，PEMFC的极化曲线和能量密度在不同相对湿度下的变化。当相对湿度从64%增加到70%时，0.4 V电压下的电流密度从764 mA/cm² 增加到790 mA/cm² ，在0.7 V电压下，从405 mA/cm² 到453 mA/cm² 。然而，在相对湿度从70%到80%再到100%的情况下，0.4 V电压下电流密度分别降至744和588 mA/cm² , 0.7 V电压下电流密度分别降至424和364 mA/cm² 。可以发现，在同一背压下，PEMFC的电流密度随着相对湿度升高呈现出先增大后减小的趋势。图4 不同相对湿度下PEMFC的电化学阻抗 (64、70、80和100%)通过拟合解析可知，在不同的相对湿度下，PEMFC的欧姆阻抗（R1）都在1.92 mΩ间波动。当相对湿度提高到70%时，阴极转移电阻(R2)首先从8.34 mΩ下降到8.23 mΩ。相对湿度为80%和100%时，阴极转移电阻继续增大，分别达到9.32 mΩ和9.49 mΩ。阳极电荷转移电阻(R3)也有类似的变化趋势，相对湿度在64%时为1.19 mΩ，为70%时达到最低值0.54 mΩ，在80%时为2.48 mΩ，在100%时为3.24 mΩ。在相对湿度为64%时，Nafion型膜无法吸收足够的水分以获得适配的水合作用，从而影响离子电导率，从而产生更高的电池电阻。当相对湿度从70%增加到100%时，阴极和阳极电荷转移电阻急剧增加，造成PEMFC性能急剧下降。3、空气化学计量比对PEMFC的极化曲线和EIS曲线的影响图5 不同空气化学计量比下PEMFC的极化和功率密度曲线 (2.5、3、3.5)当空气化学计量从2.5变为3和3.5时，0.7V电压下的电流密度从621 mA/cm² 变化到584 mA/cm² 和598 mA/cm² ，0.4V电压下的电流密度从1417 mA/cm² 增加到1564 mA/cm² 和1686 mA/cm² 。由此可见，不同空气化学计量比下，PEMFC在低电流密度区域和高电流密度区域性能呈现出差异性变化。当进入流道的空气流速增大时，电化学反应更平稳，整体性能更好。然而，在低电流密度范围内，空气化学计量比为2.5时表现出较好的性能。这可能是由于流速较慢，水合条件较好，对空气量的需求较低。图6 不同空气化学计量比下的PEMFC的电化学阻抗（2.5、3、3.5）不同空气化学计量比下，欧姆电阻（R1）和阳极电荷转移电阻（R3）基本保持稳定，分别为1.59 mΩ和2.38 mΩ左右。空气化学计量量为2.5时阴极电荷转移电阻最高，随着空气化学计量量从3提高到3.5，阴极电荷转移电阻从5.36 mΩ仅变化到5.5 mΩ，几乎无变化。当空气化学计量比由2.5变化至3.5时，PEMFC在高电流密度范围内的性能得到明显改善，而在低电流密度范围内的效果不太明显。阴极电荷转移电阻随着空气化学计量比的增大而减小（图6）。可以推断，在空气化学计量比为2.5，空气含量相对不足，大多数电流密度范围内，自产水较少和膜的含水量较低，使得膜的离子电导率相对较低。当空气化学计量量为3和3.5时，空气供应充足，水管理得到改善，PEMFC的阴极转移电阻也就几乎保持恒定。4、结论燃料电池的背压对其性能有着重要影响。背压较高时，可以提高湿化率、降低阻力损失、加快反应速度，从而改善整体性能。研究还发现，相对湿度转折点设置在70%时，可以平衡膜的干燥和水合作用，保持适当的电池含水量，避免局部水淹。同时，适度提高空气化学计量比可以改善燃料电池的整体性能和低电压空间电流。燃料电池测试系统980pro最后，研究中对背压、相对湿度和空气化学计量比与PEMFC极化曲线和阻抗的变化规律进行了探究，为相关研究提供了参考和依据。但不同MEA实际的变化趋势和测试需求可能不同，因此未来还需更多样本的多样化研究。参考文献[1] Zhang,Q,Lin,et al.Experimental study of variable operating parameters effects on overall PEMFC performance and spatial performance distribution[J].ENERGY -OXFORD-, 2016.以上内容由理化有限公司技术中心整理，有不足之处请指正，转载请注明出处。

圆柱电芯的膨胀力主要源于电池内部的化学反应和充放电过程中的物理变化。在充电过程中，正极上的活性物质释放电子并嵌入负极，导致正极体积减小，负极体积增大。同时，电解液在充电过程中发生相变及产气副反应，也会造成一定的体积变化。这些因素共同作用，使得圆柱电芯在充放电过程中也会产生膨胀力。随着充放电次数的增加，这种膨胀力逐渐累积，导致电芯的尺寸发生变化。这种尺寸变化不仅会影响电池的外观和使用寿命，还可能对电池的安全性产生影响。因此，准确表征圆柱电芯的膨胀力对于优化电池设计、提高电池性能和安全性具有重要意义。表征圆柱电芯膨胀行为的方法电池的膨胀行为分为尺寸上的膨胀量和力学上的膨胀力测量。目前，对于软包电池、方壳电池膨胀行为的测量表征，已有较多研究和相应的测试手段及设备，在此不再赘述。但对于圆柱型电池的膨胀行为研究相对较少，也没有较好的商业化膨胀力评估手段。目前在文献资料中，常见的圆柱电芯膨胀行为的表征手段主要有以下几种：1、估算法如图1和图2所示，有研究表明圆柱型电池的膨胀变化与电池的SOC和SOH状态具有一定的相关性。但该方法建立在圆柱型电池的膨胀在整个圆周上是均匀的。图 1 单次充放电过程中，圆柱型电池的可逆膨胀变化图 2 电池老化过程中，圆柱型电池的SOH变化与不可逆膨胀之间的关系直接测量法通过在圆柱电芯外部施加压力，通过贴附应变片测量应变，该方式计算复杂，无法直观体现膨胀力。2、影像分析法影像分析法是一种无损检测方法，如利用CT断层扫描、中子成像、X射线、超声波等影像技术观察电芯内部的形变情况，通过分析影像的变化来测算电芯尺寸变化。这种方法适用于多种类型的圆柱电芯，且对电芯无损伤。然而，影像分析法需要使用昂贵的专业设备，且测量精度易受到设备性能和操作人员经验的影响。3、薄膜压力法一般需解剖圆柱电池，在电芯内部嵌入薄膜压力传感器或压敏纸的方式，从而获得圆柱电芯在不同方位上的膨胀力分布情况。但薄膜压力传感器精度一般较低，成本高；而压敏纸分析，具有滞后性。该测试均为破坏性测试。表征圆柱电芯膨胀行为存在的问题有研究表明，圆柱型电池电池实际的膨胀是明显偏离预期的均匀膨胀，在周长上会形成膨胀和收缩的区域，这取决于圆柱型电池的卷芯卷绕方向。因此，使用体积变化来研究老化或预测SOC需要特别谨慎，因为膨胀会因测量位置而显著不同，测量结果可能因测量方法而有偏差。电弛膨胀测试解决方案电弛自主研发的电池膨胀测试系统，高度集成了温控、充放电、伺服控制、高精度传感器等模块，并提供企业级系统组网功能。该系统可对多种电池种类和电池形态的电池进行膨胀行为测试，包括碱金属离子电池(Li/Na/K)、多价离子电池(Zn/Ca/Mg/Al)、其他二次金属离子电池(金属-空气、金属-硫)、固态电池，以及单层极片、模型扣式电池(全电池、半电池、对称电池、扣电三电极)、软包电池、方壳电池、圆柱电池、电芯模组。同时，可为不同形态电池提供定制化夹具，开展手动加压、自动加压、恒压力、脉冲恒压、恒间距、压缩模量等不同测试模式的研究。本产品还可方便扩展与电池产气测试、内压测试、成分分析的定制集成。为锂电池材料研发、工艺优化、充放电策略的分析研究提供了良好的技术支持。参考文献Jessica Hemmerling, 2021. Non-Uniform Circumferential Expansion of Cylindrical Li-Ion Cells—The Potato Effect. Batteries, 7, 61.

固态电池是一种使用固态电解质替代传统液态电解质的电池，其电解质可以是聚合物、氧化物、硫化物等多种材料。固态电池的结构主要包括正极、负极、电解质和隔膜四部分。与液态电池相比，固态电池具有更高的安全性、更大的能量密度和更长的寿命。来源：《中国固态电池行业研究报告》，前瞻产业研究院固态电池的工作原理与液态电池类似，都是通过正负极之间的离子传递来实现电荷的存储与释放。在充电过程中，正极释放电子，负极吸收电子，同时离子从正极向负极移动，嵌入负极材料中；在放电过程中，电子从负极流向正极，离子从负极向正极移动，释放出储存的能量。工作原理上，固态锂电池和传统的锂电池并无区别。两者最主要的区别在于固态电池电解质为固态，相当于锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。而随着正极材料的持续升级，固态电解质能够做出较好的适配，有利于提升电池系统的能量密度。另外，固态电解质的绝缘性使得其良好地将电池正极与负极阻隔，避免正负极接触产生短路的同时能充当隔膜的功能。固态电池的优势安全性：固态电池采用固态电解质，可以有效防止电池内部短路和漏液，降低热失控风险。同时，固态电解质的化学稳定性较好，不易燃烧，因此在高温、撞击等极端条件下，固态电池的安全性明显优于液态电池。能量密度：固态电池具有较高的能量密度，一方面是因为固态电解质可以承受更高的电化学窗口，使得电池可以使用更高电压的正极材料；另一方面，固态电池可以采用更薄、更轻的隔膜和集流体，减轻电池重量，提高能量密度。寿命：固态电池的寿命较长，一方面是因为固态电解质可以有效抑制电池内部副反应，降低自放电速率；另一方面，固态电池的充放电循环稳定性较好，可以承受更多的充放电次数。来源：《全固态电池技术的研究现状与展望》，许晓雄固态电池的挑战1、固态电解质材料研究目前，固态电解质材料的研究尚不充分，需要进一步优化和筛选具有良好离子导电性、机械强度和化学稳定性的材料。此外，固态电解质与电极材料的界面问题也需要解决，以提高电池的性能。2、制造成本固态电池的制造成本较高，主要原因是固态电解质和电极材料的制备工艺复杂，且生产规模较小。此外，固态电池的生产设备和技术也与传统液态电池有所不同，需要投入大量资金进行研发和产业化。3、充放电速率固态电池的充放电速率相对较慢，主要受限于固态电解质的离子导电性。提高充放电速率需要进一步优化固态电解质材料，以及开发新型电极材料和结构。固态电池的国际竞争势态美国在固态电池领域具有较强的研发实力，拥有多家知名企业和研究机构，如QuantumScape、Solid Power、Ionic Materials等。美国政府也高度重视固态电池技术，将其列为国家战略项目，投入大量资金支持相关研究。欧洲在固态电池领域同样具有较强的竞争力，拥有多家知名企业和研究机构，如德国的Varta、比利时的Solvay等。欧洲联盟也推出了“欧洲电池联盟”计划，旨在推动固态电池技术的发展和产业化。日本在固态电池领域具有领先地位，拥有全球最大的固态电池制造商丰田和全球领先的电池材料供应商村田制作所。日本政府和企业对固态电池技术的研究投入巨大，力求保持在该领域的竞争优势。韩国在固态电池领域同样具有较强实力，拥有全球领先的电池制造商LG化学和三星SDI。韩国政府和企业也在积极推动固态电池技术的发展，以应对全球动力电池市场的竞争。固态电池的发展对于我国新能源汽车产业具有十分重要意义。通过加强固态电池的研发和应用，不仅可以提升我国新能源汽车的核心竞争力，还可以推动我国在全球动力电池市场中的地位提升。因此，我国应加大对固态电池技术的研发力度，加强与国际先进企业的合作与交流，共同推动固态电池技术的快速发展。固态电池的主要研究课题尽管固态电池有着巨大的潜力和商业价值，但目前仍存在很多技术难点需要研究和攻克。尤其是固态电解质离子传输动力学、固/固界面物理和化学接触问题。这其中，对于固态电池的电解质/电极材料的电导率、内部产气/压力、膨胀行为的评估依然是对电池材料、电池性能、生产工艺等的重要研究手段。电弛的解决方案固态电池中的固体电解质和电极界面并不是完全稳定，仍会存在一定程度的副反应。因此，对于固态电池产气、内部压力、膨胀行为等的研究依然受到高度关注。武汉电弛新能源有限公司自主研发的原位产气量测试系统，原位气体内压测试系统、原位电池膨胀力测试系统，可对多种电池种类和电池形态的电池进行产气量、内压、膨胀行为的测试，包括碱金属离子电池(Li/Na/K)、多价离子电池(Zn/Ca/Mg/Al)、其他二次金属离子电池(金属-空气、金属-硫)、固态电池，以及单层极片、模型扣式电池、软包电池、方壳电池、圆柱电池、电芯模组。系统高度集成了温控、充放电、伺服控制、高精度传感器等模块，并提供企业级系统组网功能。同时，可为不同形态电池提供定制化夹具，开展不同测试模式的研究。为锂电池材料研发、工艺优化、充放电策略的分析研究提供了良好的技术支持。

液态锂电池是目前新能源领域最主要的能源解决方案，但是不论是磷酸铁锂还是三元材料都很难突破350Wh/kg的能量密度，在提高能量密度的同时还伴随着很多安全隐患。而固态电池与传统锂电池最大的区别在于电解质，它使用固体电解质代替了电解液和隔膜。 传统锂电池（左）和固态电池（右）结构固态电池的优点1、固态电解质大大降低热失控风险；2、固态电池电化学窗口更高,可以匹配高能的电极,大幅提高理论能量密度；3、固态电池可以简化封装,缩减电池重量,提高体积能量密度。固态电池现阶段的发展障碍1、大部分固态电解质电导率较低,快充性能不佳；2、循环过程中物理接触变差,影响使用寿命；3、制备工艺复杂。而固态电池电极之间、电极与电解质之间的形貌和结构对于电池整体的性能和安全性有重要的影响，也是研究固态电池性能的关键。目前，日本在固态电池领域的研究相对领先，其中以氧化物、硫化物路线为主。本文中我们利用日立扫描电镜、离子研磨仪、真空转移系统和原位样品台等设备，对固态电池在充放电过程中电极之间的形貌和结构变化进行了观察。固态电池正极中含有金属锂，在空气状态下容易发生反应，因此我们需要对整个制样和观察过程隔绝空气。日立独特的真空转移系统可以将样品在手套箱、电子显微镜、离子研磨仪以及原子力显微镜之间隔绝空气转移，从而避免了样品在转移过程中的氧化。 日立真空转移系统由于固态电池的电极界面需要通过切割才可以观察到，本文采用日立的离子研磨仪（IM4000Plus）对整个电池进行无损切割，从而获得电池电极的界面。离子研磨仪采用Ar离子加工，可以大大减少加工损伤，同时加工过程是在真空下完成的，配合真空转移系统可以将样品转移到扫描电镜中观察。离子研磨截面加工过程和日立离子研磨仪IM4000Plus为了实现通电状态下的原位观察，我们采用了可以原位通电的样品台，且此样品台可以配合真空转移系统工作，可以保证样品从离子研磨仪切割完后隔绝空气转移到原位样品台上，再通过扫描电镜的交换仓转移至样品仓观察。 原位真空样品台本次观察的固态电池由NCA（Ni-Co-Al）正极、硫化物固态电解质和铟对极组成，分别对电极施加不同的电压和时间，观察电极界面的变化。从下图（a）可见，在施加3.1V电压时，固态电极和铟对极之间有一层In-Li合金层；从（b）图可见在施加3.5V电压60min后合金层向In层扩散（箭头所示）；从（c）图可见在施加3.7V电压110min后，Li的扩散更加明显。由此可见，在高电压或者长时间通电下In-Li合金层会逐渐变宽，Li向In层逐渐扩散。整个过程都是通过日立高端冷场电镜Regulus8230在低电压下观察实现的。Regulus8230可以在低电压下获得背散射电子图像，看到In-Li合金层与电极之间的成分衬度，从而判断Li是否扩散。 固态电池截面原位观察(a)电压3.1V(b)电压3.5V,60min(c)电压3.7V,110minSEM型号:Regulus8230,加速电压:1.5kV,放大倍率:1,000x,信号:HABSE日立为固态电池的原位观察提供了离子研磨仪、真空转移系统、原位样品台和扫描电镜一整套方案，可以满足新能源客户对锂电池形貌和结构的研究。参考文献：Long, Lizhen. et al. Polymer Electrolytes for Lithium Polymer Batteries. Journal of Materials Chemistry A. 26 (2016): 138-169.Zhu, Gaolong, et al. Fast Charging Lithium Batteries: Recent Progress and Future Prospects. Small 2019, 1805389-1805402.公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。

电池的超快充电特性对于便携式电子设备和电动汽车等储能设备至关重要。然而，受限于传统离子穿梭模型，电化学储能器件的倍率性能难以实现新的突破。近日，武汉理工大学麦立强教授团队与新西兰奥克兰大学王子运教授、美国阿贡国家实验室Khalil Amine院士、浙江大学陆俊教授合作，提出了一种基于Zn2+催化水裂解及其产物*OH存储为主导的电池快充机制，通过氮化钒与ZnSO4的最优化组合，实现了超高的倍率性能。相关研究成果以“Zn2+-mediated catalysis for fast-charging aqueous Zn-ion batteries”为题发表在《Nature Catalysis》上。这是武汉理工大学首次以第一完成单位在《Nature Catalysis》上发表的高水平研究论文。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-024-01169-6 成果简介本工作提出了一种基于催化机理实现的超快充储能模型。与传统离子穿梭模型的行为不同，催化储能模型的核心是水裂解过程中*OH的吸脱附，通过调节溶剂化的金属离子和固体正极对水裂解的作用，实现了超高倍率的*OH存储。这项工作为为开发高功率、高安全的储能系统提供了新的理论基础和技术路径。论文内容近年来，具有超快充特性的水系锌离子电池（AZIBs）吸引了广泛研究和关注。然而，其底层储能机制尚未得到充分解释。具体而言，在传统的离子穿梭理论中，阳离子在正负极材料之间及电解液中穿梭实现充放电。根据这一理论，电池充电速率与阳离子的电荷半径比（q/r）相关。通常，较高的q/r值会导致较高的固相迁移势垒和水合焓。前者使得离子难以在电极材料内部扩散，后者使其难以穿过电极-电解液界面。因此，该理论预测下Zn2+的动力学应慢于Li+和Na+等单价离子。反常的是，AZIBs报道的倍率性能远超其他单价和多价金属离子，表明可能存在未被揭示的电荷存储机制。研究表明，AZIBs的高倍率性能通常与H+/H2O/OH-的嵌入/赝电容行为相关，但这些物种存在于所有水系金属离子电池（AMBs）中，并非AZIBs独有，因此，Zn2+可能在增强H+/H2O/OH-存储方面发挥了独特作用。H+/H2O/OH-也是电催化研究中的关键物种，且电催化中的反应速率远超电池中的反应速率。鉴于*OH吸附行为在析氧反应（OER）、氧还原反应（ORR）及AZIBs中具有共性，基于水裂解及*OH吸脱附的电荷存储可能解释AZIBs的高倍率性能。在Zn2+的帮助下，水裂解及*OH吸脱附的动力学显著加快，提供了不同于传统离子穿梭模型的快充机制。电极（E）和溶剂鞘中的金属离子（M）对水的吸附行为显著影响其裂解反应速率和产物，本工作调控了E-H2O和M-H2O之间的协同作用以实现更高的速率。DFT计算结果表明，E和溶剂化的Mn+对于水裂解活性的影响可以分别通过它们的d带中心和离子电负性进行量化。基于此，本工作定义并计算了大量正极材料和溶剂化Mn+上的OH吸附能，将水裂解活性与电极材料（ΔGOH(E)）和溶解金属离子（ΔGOH(M)）对OH的吸附能进行了组合对比。结果显示了两个不同的区域：强吸附区域和适度吸附区域。前者可能导致金属氧化物或氢氧化物的形成，而后者在正极材料和金属离子对OH的吸附能力之间达到了更好的平衡。VN位于适度吸附区域中心，展示了最佳的吸脱吸平衡和快速的水裂解动力学。因此，VN与Zn2+的组合有望实现最佳水裂解活性。常规VN在水中和空气中极易氧化，从而打破模型预测的最佳VN-Zn2+平衡。通过构筑的三维多孔还原氧化石墨烯气凝胶限域VN纳米簇，本工作成功合成了模型预测的纯VN（VN@rGO）。使用水系ZnSO4电解液时，VN-Zn2+组合主要通过水解离生成的OH的可逆吸脱附有效完成了存储过程。实验结果确定了Zn2+-VN组合提供了接近最优的OH吸脱附过程，实现了快充性能——在300,000 mA g-1的高电流密度下容量达到577.1 mAh g-1。图文导读图1. 水系锌离子电池性能反常及催化储能模型图2. 理论预测与最优化正极材料/电解液金属阳离子筛选图3. 模型预测的纯VN@rGO构筑图4. 水裂解及*OH储能机理图5. 高倍率、长循环电化学性能通讯作者简介麦立强，武汉理工大学首席教授，博导，副校长，国家杰青（2014），长江学者（2016），“万人计划”领军人才（2016），国家重点研发计划首席科学家，英国皇家化学会会士（2018），中国微米纳米技术学会会士（2022），中国化学会会士（2023）。材料化学与功能材料领域知名专家，长期从事新能源材料与器件科学技术及应用研究，构筑了国际上第一个单根纳米线器件电子/离子输运原位表征的普适新模型，建立了调控电化学反应动力学的“麦-晏”场效应储能等电子/离子双连续输运理论，突破了储能材料与器件的批量化制备技术，并实现成果转化与应用。在Nature（3篇）、Science（1篇）等刊物发表SCI论文610余篇，其中以第一或通讯作者发表Nature 2篇、Nature子刊及Cell子刊24篇，SCI他引1000次以上1篇、800次以上5篇、400次以上20篇，高被引论文117篇，热点论文26篇，SCI总他引5.6万余次，撰写中文专著2部、英文专著2部、英文专著章节2部，参编《中国材料科学2035发展战略》1部。获授权国家发明专利148项，其中28项专利与华为等31家企业进行产学研成果转化与应用。主持国家重大科研仪器专项等国家级项目30余项。以第一完成人获国家自然科学二等奖、何梁何利基金科学与技术创新奖、国际电化学能源科学与技术大会卓越研究奖（每年仅2人）、国际车用锂电池协会卓越研究奖、国家教学成果二等奖、教育部/湖北省自然科学一等奖（3项）和中国材料研究学会技术发明一等奖，连续五年入选科睿唯安全球高被引科学家。王子运，新西兰奥克兰大学副教授、计算化学家。2015年博士毕业于英国女王大学，师从胡培君院士。先后在斯坦福大学（合作导师 Jens K. Nø rskov院士）和多伦多大学（合作导师Edward H. Sargent院士）从事博士后研究，主要研究方向包括二氧化碳电还原的理论计算、人工智能辅助多相催化设计和表面微动力学。以通讯作者或（共同）第一作者发表文章40余篇，其中Nature 2篇，Nature Catal. 5篇，Nature Energy 1篇，Nature Commun. 3篇， J. Am. Chem. Soc. 7篇。文章被引10000余次，H因子45，入选斯坦福大学全球前2%顶尖科学家榜。 Khalil Amine 研究员，美国阿贡国家实验室高级院士，美国国家研究领事成员，ABAA（先进的动力汽车用锂离子电池国际例会，2009年创立）的创始人和主席，《Nano Energy》期刊副主编。目前已发表学术论文400余篇，被引近3万次。陆俊，浙江大学讲席教授，国家级高层次人才。2000年毕业于中国科学技术大学，获得学士学位；2008年毕业于犹他大学，获材料科学博士学位。回国前任美国阿贡国家实验室化学研究员（终身教授）。研究领域聚焦在高性能正极/负极材料、先进表征技术、锂金属电池、锂硫电池、锂空电池、下一代电池技术以及电池回收等方面，主持或参与了储能电池电极材料及其关键技术、催化材料设计与合成等多个研发项目，以通讯作者/第一作者发表SCI收录论文超过500篇，其中包括Science、Nature及其子刊Nature Energy、Nature Nanotechnology、Nature Catalysis、Nature Review Materials、Nature Communications共计超过60篇，论文总引用数超过60000次，H指数超过137；在2018&minus 2022年连续入选科全球高被引科学家，尤其是2021-2022年连续在材料科学和化学双学科领域入选，专利超过20项；担任ACS Applied Materials & Interfaces副主编，电化学协会（ECS）电池分部成员，国际电化学能源科学院副委员和董事会委员，荣获电化学能源存储与转换领域内20多项重要奖励，包括全球百大科技研发奖（2019, R&D 100 Award，即美国科技界的“奥斯卡”创新奖）、美国电化学会电池分会技术奖（Battery Division Technology Award, ECS, 2022）、美国化学会能源与燃料部（ENFL）电化学储能杰出研究员奖（2022）、国际电池材料协会（IBA）杰出研究奖（2022）。

日前，为了进一步提高电动自行车锂电池质量安全谁，工业和信息部组织起草了《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》（GB 43854—2024）。从此，电动自行车的锂电池有了强制性国标。在我国城市街头，电动自行车社会保有量超过3.5亿辆，是千家万户的重要出行工具，超过20%的电动自行车配备了锂电池。锂电池在我们的生活中无处不在，带来了前所未有的便利，也隐藏着一些鲜为人知的威胁——那就是锂电池的产气行为。锂离子电池在正常使用过程中，由于电解液的氧化还原反应、正负极材料分解以及SEI膜分解等多种因素，可能会产生一定量的气体。这些气体在电池内部积聚，虽然初期可能不会对电池性能产生显著影响，但随着时间的推移，它们却可能成为潜在的“定时炸弹”。因此，为避免锂电池产气带来的潜在危害，我们需要深入研究产气行为规律，积极探索电池安全技术，并致力于开发更高品质的锂电池产品。（锂电池的产气成分研究）1、电池产气导致电池内部压力升高当压力超过电池外壳的承受极限时，电池可能会发生膨胀、泄漏甚至爆炸。这样的后果不仅可能损坏设备，更可能对用户造成人身伤害。（手机锂电池膨胀形变）2、电池产气影响电池性能和寿命由于产气行为的存在，电池内部有效空间被压缩，导致锂离子传递速度减慢。这不仅会降低电池的放电速率和能量密度，还会增加电池阻抗，电池更容易发热。日积月累，电池性能会加速衰减，寿命大大缩短。3、电池产气对环境造成污染虽然这些气体在正常情况下不会大量释放到环境中，但在电池损坏或回收处理不当的情况下，可能会泄漏到大气或水体中，对生态环境造成不良影响。面对这些潜在威胁，如何减少锂电池产气风险？1、源头上控制气体产生电池制造商通过不断优化生产工艺和材料配方，减少电解液和正负极材料中可能产生气体的杂质和残留物。同时，加强电池外壳的密封性和耐压能力也是必不可少的措施。2、注重电池保养和维护避免过充、过放和高温环境等恶劣条件对电池造成损害。此外，定期检查和更换老化的电池也是保障安全的重要手段。3、加强电池回收和处理建立健全的电池回收体系和处理机制可以最大限度地减少废旧电池对环境的影响和潜在危害。避免危机电池流入市场，引发安全事故。（锂电池热失控）《电动自行车用锂离子蓄电池安全技术规范》规定了电动自行车用锂离子蓄电池单体的安全要求，从电气安全、机械安全、环境安全、热扩散、互认协同充电、数据采集、标志等7个方面入手，从源头上提升锂离子蓄电池的本质安全水平。强制性新国标出台意味着市场需要更安全的锂电池产品。多个方面入手加强管理和控制减少气体产生的风险保障锂离子电池的安全和可靠性。通过专业测试仪器，了解电池在不同阶段的产气速率与产气总量，获取电池性能、质量和环境影响的重要信息。 （GPT-1000原位产气量测定仪）武汉电弛新能源有限公司推出了GPT-1000原位产气量测定仪，可实时、在线、连续、原位监测电池的产气行为，包括产气量和产气速率等参数，实现化成产气、过充产气、循环产气、存储产气等各阶段产气行为研究。GPT-1000原位产气量测定仪应用广泛，满足软包电池、方形/硬壳电池、圆柱电池、固态电池、钠电池等测试需求。

业主认为环评报告存在弄虚作假，相关部门作出违规审批，为此向广东省环保厅申请行政复议。至昨晚结束时听证会未有结果。 　　由于认为深圳市人居环境委员会批准比亚迪在龙岗区建设锂电池厂行政行为违法，深圳振业峦山谷小区业主李英等三人于2011年12月20日向广东省环保厅申请行政复议，并提出听证申请。 　　2月7日下午2点30分，听证会在广东省环保厅三楼举行，广东省环保厅法规处、深圳市人居环境委员会、振业峦山谷小区业主、附近楼盘开发商、比亚迪公司代表20多人参加了听证会。 　　羊城晚报记者从相关人士处获悉，深圳市人居委在听证会现场，坚称自己作出的同意比亚迪兴建锂电池厂的具体行政行为，事实清楚，适用法律准确，程序合法。而受该项目影响的振业峦山谷小区业主李英等人则继续认为人居委的行政行为违法，出于健康考虑，他们坚决反对比亚迪在自家门口修建电池厂。 　　经过质证后，听证会于7日晚8点结束，深圳人居委行政行为是否违法，目前还未有结果。 　　人居委说 编制环评报告 曾经做过调查 　　深圳市人居环境委员会于2011年6月10日作出《关于(报批稿)的批复》，同意比亚迪公司在龙岗建设锂电池厂。振业峦山谷小区业主李英等人认为这个行政行为违法，他们向深圳人居委上级主管部门提出行政复议。 　　记者从参与听证会相关人士处获悉，此次听证会上，深圳人居委依旧表示，比亚迪新能源材料基地项目建设符合法律、法规的有关规定，选址合理，符合国家和地方相关产业政策要求。项目从事锂离子电池生产不违反卫生防护距离的规定。深圳人居委认为自己作出的《关于〈比亚迪新能源材料基地项目建设项目环境影响报告书〉(报批稿)的批复》，事实清楚，适用法律准确，程序合法。 　　据悉，比亚迪新能源材料基地地块是经深圳市政府审定后由规划国土委按招拍挂程序出让的地块，后由比亚迪锂电池公司竟得，并获得市规土委出具的《深圳市土地使用权出让合同书》和《深圳市建设用地规划许可证》。 　　深圳人居委此前委托深圳市华测检测技术股份有限公司对比亚迪项目附近的大气环境、水环境、声环境进行监测，其中尤其监测了群众关注的大气环境问题。大气环境的监测共布设了4个监测点，分别为比亚迪项目厂址、振业峦山谷小区、南约村和新建村。根据2010年12月10日-12月16日连续7天监测结果显示，二氧化氮、二氧化硫小时平均浓度及日平均浓度、PM10日平均浓度均符合空气质量二级评价标准。“总体来讲，评价区域大气环境质量较好。”深圳人居委认为，比亚迪新建项目废气污染物种类中仅含有氮氧化物，符合总量控制的要求，“项目建成后排放的大气污染物对敏感点等的影响很小”。 　　人居委方面表示，比亚迪项目环评报告编制也进行了充分的公众参与。项目进行了三个阶段的公众参与调查，一共发放调查表150张，回收135张。对于周边主要影响村委函件调查共发放7家单位，回收7家单位。据悉，根据调查，80.6%的受访者支持本项目建设，19.4%的受访者表示无所谓的态度，调查的各个单位均表示支持项目的建设。 　　众业主说 立项审批之前 未经居民同意 　　“咱老百姓不容易，拿出全部家当出来买房子，本想给家人一个良好的生活环境，谁曾想，却一不小心掉进了毒窝。”深圳振业峦山谷小区居民李英参加完7日听证会，在电话中告诉羊城晚报记者。他表示比亚迪整改后，目前自己小区的空气还是很臭。“尤其是在凌晨”。 　　李英表示，2011年5月，自己和其他一些业主购买并入住了深圳振业公司开发的振业峦山谷小区后，立刻开始受到小区隔壁比亚迪工厂喷涂工艺排放的刺激性气体困扰。而小区不远处，比亚迪又开始投资建设新能源项目 铁动力锂离子电池项目。并且项目得到了深圳环保部门批准。“当时注意到小区旁的比亚迪公司，但没有意识到空气污染这么严重。”李英说。 　　而深圳振业公司销售房屋时，未提到振业峦山谷小区附近空气污染问题，房地产公司称该小区是宝龙科技园内最大的商住综合配套项目，总建筑面积约为54万 ，项目内还规划了幼儿园、九年制公立学校一所。 　　入住后，李英就与振业峦山谷小区一些业主开始四处投诉。在当地环保部门介入下，比亚迪表示公司将对排放气体做出整改。当年11月14日，新能源项目调整报告出台，去除了项目中产生较多的磷酸铁锂(正极)、石墨(负极)等四种材料的生产。不过工厂还是要建设。 　　“谁都不希望自家门口有个电池厂。”李英说，振业峦山谷小区业主坚决反对比亚迪在自己家门口建立锂电池厂。一些业主在网络上发帖，号召大家联合起来，向相关部门表达反对意见。“如果非要让比亚迪用这块地的话，哪怕让他盖宿舍，盖影院，盖食堂都可以，或者做装配，就是不能做有污染的生产，任何污染都不行。”振业峦山谷小区一些业主称。 　　振业峦山谷小区业主们在听证会上表示，按照《深圳市环保条例》，比亚迪的项目必须经过周边居民同意才能立项审批。但是距离此电池厂100米的振业峦山谷居民未收到深圳市人居委任何有关此项目通告，人居委就“审批通过”了在一个距离居民小区仅仅100米、位于35万居民区中建设这样一个超大污染工厂，环评报告存在弄虚作假，同时深圳规划和国土资源委员会违规审批。 　　比亚迪公司和振业峦山谷小区附近楼盘开发商作为第三人参加听证会。作为振业峦山谷小区开发商，深圳振业集体表示支持业主维权行为，要求尽快处理振业峦山谷小区空气质量问题。比亚迪公司则表示，比亚迪修建电池厂和振业峦山谷小区空气质量问题是两码事，不能混为一谈。由于此次听证会仅仅是就深圳人居委的行政决定是否违法进行质证，目前还未有结果，本报将继续关注。 　　环保厅说 新建项目审批程序会更透明 　　对于比亚迪新能源材料基地项目选址纠纷问题，广东省环保厅厅长李清此前表示，比亚迪地块是经深圳市政府审定后，现在取得深圳市规划国土委按招拍挂程序出让的地块，后由比亚迪公司竞得作为铁动力锂离子电池生产基地，并取得市发改部门的投资备案。 　　“对于铁动力电池项目建设问题，比亚迪公司表示，将部署厂区规划布局调整，对环境影响较大车间作出调整，尽量远离峦山谷小区，并拟对项目生产作产能调整，降低噪声、粉尘等环境污染。”李清说。 　　对于污染高危企业，环保部门是否应该在企业立项投产的前期就做好监测评估，来杜绝企业成为污染源问题，李清表示作为环保部门，对建设项目都要进行环评审批。环评审批是新建项目的一个程序。但环保部门的环评审批后，由于地方发展，新的住宅小区不断建设、老工业基地继续扩展，两者一旦接触就会产生环保难题。 　　“既然环保部门评了以后，为什么还会出现(比亚迪遭附近业主投诉)这个问题呢?有这么几个方面的原因，一是项目批下去以后，周边又批了几个项目，环评在前，周围自己去发展其他项目，有些项目是审批的项目，但是有些是下面县就可以批的项目，发展不同步。”李清解释说。 　　李清认为，由于不同开发项目利益不一致，带来的问题引发了环境问题，“从这几年来看是越来越多了，有上升趋势，这提醒我们在环评审批里面要更加依法依规，更加尊重民意，更加公开我们审批的程序，鼓励群众参与，公示，确保项目上来以后对环境的影响、对群众的影响降到最低。”

8 月 16 日 - 18 日，2017 第二届亚太电池技术展览会在广州琶洲国际会展中心举行。飞纳电镜作为锂电材料形貌成份高效检测工具，盛装出席此次会议，现场展示了飞纳电镜高分辨率专业版 Phenom Pro 和飞纳电镜大样品室卓越版 Phenom XL，其中 Phenom XL 集成了背散射电子成像，二次电子成像与能谱分析等功能，两台台式扫描电镜吸引了众多参观者的目光。由于新能源汽车的高速增长，各锂电池企业纷纷扩产。相对以往单纯追求产能的突破外，行业内先行企业把目光投射到材料研发带来的电池产品性能提升上。锂电池主要由五部分构成，即正极材料、负极材料、电解液、隔膜和包装材料。其中，包装材料和石墨负极技术相对成熟，成本占比不高。锂离子电池的核心材料主要是正极材料、电解液和隔膜。其中，正极材料是锂电池最为关键的原材料，占锂电池成本的 30% 以上。材料的研发少不了一双“眼睛”，这双眼睛就是扫描电镜。扫描电镜可以对锂电池材料的正极材料，负极材料，隔膜，极片等进行微观的形貌检测及元素成份分析。飞纳台式扫描电镜使用独特的 CeB6 灯丝，提高了扫描电镜的分辨率，保证了图像质量。由于操作简单，维护方便，抽真空时间短，大大地提高检测效率，受到锂电池企业客户的青睐。设计精巧，完全防震，省去了客户为精密仪器安装环境要求高的担忧。即时在展会现场喧闹的环境中，飞纳电镜仍然能高效运行，30 秒成像，持续稳定地工作。锂电池正极材料由于中国大型锂电正极材料近十年迅速发展，产品质量大幅度提高，并具备较强的成本优势，近年来日韩锂电企业开始逐步从中国进口锂电正极材料，据悉目前中国锂电正极材料市场份额已占据全球一半左右，未来发展空间仍广阔。飞纳电镜拍摄的锂电池正极材料锂电池负极材料负极材料作为锂电池的四大关键材料之一，决定了锂电池充放电效率、循环寿命等性能。锂电池负极材料国内技术成熟，碳材料种类繁多，成本比重最低，在 5-10% 左右。现阶段负极材料研究的主要方向如下：石墨化碳材料、无定型碳材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、新型合金和其他材料。飞纳电镜拍摄的锂电池负极材料隔膜隔膜在成本构成上仅次于正极材料，占 20-30%，隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能。飞纳电镜拍摄的锂电池隔膜更多体验，尽在飞纳电镜飞纳台式扫描电镜 VR 之旅手套箱版台式电镜有些锂电池材料很容易与空气发生反应，影响形貌成份分析，飞纳电镜发布全球首款手套箱版台式电镜，实现扫描电镜放置在手套箱内，制样-观察全程惰性气体保护。原位通电样品杯允许用户将电探针连接到样品进行原位测量

日前，记者从沈阳工业大学了解到，该校武祥教授团队研制出一种新型正极材料，将锌离子电池的循环寿命提高到6500次，有效改善了锌离子电池寿命短的问题。这将进一步推动锌离子电池研究走向成熟，并为开发可持续能源提供新的方案。　　正极材料对电池的工作电压、容量和稳定性起着决定性作用，是整个锌离子电池研究的关键。因此，开发具有高容量和长循环稳定性的锌离子电池正极材料十分重要。武祥教授团队通过水热法将两种具有不同结构的材料复合后发现，正极材料内部形成的界面为锌离子传输提供更多的通道，有利于电荷的快速传输，提高电极比容量。此外，该电极材料还大大降低了锌离子快速迁移的难度，提高了锌离子电池的整体性能。　　武祥介绍，水系锌离子电池作为锌离子电池的一种，一直以来都是国内外研究的热点。经过优化的水系锌离子电池具有较高的能量密度，比普通的水系锌离子电池高出近一倍。这也就意味着同样的重量或体积下，可以存储的电能是普通电池的近两倍，非常适合用于移动设备和电动汽车等。同时，较长的循环寿命也使得其在使用过程中更加可靠安全。　　“未来，我们还将研制在零下40摄氏度这种极端条件下应用的水系锌离子电池。”武祥说。

—2月23-24日中国-溧阳—天目湖先进电池产业创新论坛暨固态电池研讨会 参会联系人史女士：18115066088（参展联系人）周先生：18151976268（参展联系人）邢女士：18961291736（参会、发票、住宿对接人）如申请参会请填写左方二维码 论坛信息论坛时间2023年2月23-24日论坛地点江苏溧阳天目湖豪生大酒店组织机构l 指导单位工业和信息化部产业发展促进中心溧阳市人民政府长三角物理研究中心l 主办单位江苏省溧阳高新技术产业开发区管理委员会天目湖先进储能技术研究院江苏省储能行业协会中国汽车动力电池产业创新联盟固态电池分会北京清洁能源前沿研究中心江苏省储能材料与器件产业技术创新战略联盟 l 赞助单位赛默飞世尔科技（中国）有限公司溧阳储慧智能软件科技有限公司上海微纳国际贸易有限公司林德（中国）投资有限公司康模数尔软件技术（上海）有限公司牛津仪器科技（上海）有限公司上海交通大学绍兴新能源与分子工程研究院广东光华科技股份有限公司深圳市科晶智达科技有限公司上海米开罗那机电技术有限公司天津三英精密仪器股份有限公司深圳市新威尔电子有限公司合肥科晶材料技术有限公司博亿（深圳）工业科技有限公司威格科技（苏州）股份有限公司北京并行科技股份有限公司苏州易拓联国际贸易有限公司天美仪拓实验室设备（上海）有限公司苏州越视精密仪器有限公司瑞士万通中国有限公司深圳市迪斯普设备有限公司徕卡显微系统（贸易）有限公司广东欧科空调制冷有限公司杭州蓝固新能源科技有限公司东莞市琅菱机械有限公司咸阳科源新材装备有限公司深圳市泰能新材料有限公司苏州鸿昱莱机电有限公司复纳科学仪器（上海）有限公司复阳固态储能科技（溧阳）有限公司荷兰IVIUM艾维电化学（天津德尚科技有限公司）上海荆谱若科技有限公司天目湖先进储能技术研究院中科海钠科技有限责任公司北京卫蓝新能源科技有限公司l 合作媒体environmental advances、储能科学与技术、电化学期刊、电源技术杂志、高低温特种电池、金属空气电池、锂电联盟会长、锂电新能源、锂想生活、连线新能源、纳米materials、能源学人、石墨时讯、无人机、新材料资讯、新能源情报局、新威、伊曼如歌、仪器信息网、中国颗粒学会 组织委员会名誉主席：陈立泉 执行主席：温兆银，李泓组织委员会主席：李泓委员（按姓名首字母排序）：薄首行、别晓非、曹安民、曾伟国、陈立桅、崔光磊、郜明文、关敬党、金東規、李泓、李晶泽、刘敏、刘张波、陆浩、史冬梅、王建涛、王尊志、尉海军、吴凡、夏晖、徐吉静、许晓雄、阳如坤、杨全红、姚霞银、易昊昊、赵伟、周伟东报告日程 固态十大焦点问题圆桌讨论期间邀请资深专家进行解答1、全固态锂电池相对于液态锂离子电池，是否有足够的的不可替代的优势，它的出现能否更好的解决安全性问题和里程焦虑？2、适合固态电池的电芯构型是什么？圆柱、软包和方壳？制造工艺选择叠片还是卷绕？制备极片选择干法还是湿法？3、有报道称，LG放弃全固态，这是否意味着全固态电池商业化短期内看不到希望？中国能否后发先至？4、原位固态化技术的意义和优势是什么？其主要难点和挑战在哪？5、为克服锂资源瓶颈，发展固态钠离子电池是否可行？固态钠离子电池相比于固态锂离子电池，可能有哪些优势和不足？6、硫化物全固态电池量产必须引入哪些新的制备技术和装备，大规模制造有哪些挑战？制造成本是否可以接受？7、目前硫化物全固态电池能量密度最高达到什么水平？循环性能达到什么水平，室温倍率特性如何？关键性能指标距离动力电池应用需求还有多大距离？8、固态电池技术在大规模储能市场的应用前景如何？是否有必要开始布局？哪些材料体系需要重点布局？9、目前混合固液电池技术在能量密度、安全性、循环寿命方面达到了什么水平？是否存在技术指标的天花板，是否是全固态电池的过渡技术？10、固态锂硫电池具备高能量密度、低成本和解决多硫离子穿梭问题的可能，目前还有哪些技术影响其量产？ 赞助单位 参会单位 报名参会和住宿预订01参会费用如申请参会请填写左方二维码*注：1、参会费用包含：论坛注册费、餐费（含晚宴）、茶歇、资料费等，不包含酒店住宿费用。2、由于酒店餐饮容纳人员有限，超出部分用餐自理，敬请谅解。02缴费付款方式：银行转账公司名称：溧阳深水科技咨询有限公司地 址：江苏省溧阳市昆仑街道上上路87号（江苏中关村创智园1号楼）电 话：0519-87300136开 户 行：建设银行溧阳燕山路支行账 号：32050162634800000124付款请注明：“固态电池+姓名”，并将付款凭证保留，便于报到时查验。缴费成功后，请保持手机畅通，会务组会尽快与您联系，感谢您的支持！03住宿会务组在天目湖豪生大酒店以优惠价格为本次会议联系了一定数量的房间，参会人员可享受会议优惠价，鉴于会议规模，房间数量有限，先到先得。请各位嘉宾及时与工作人员联系确认，以免错过优惠价，费用自理。 会议联系人会务组邮箱ties-conference@aesit.com.cn联系电话史女士：18115066088（参展联系人）周先生：18151976268（参展联系人）邢女士：18961291736（参会、发票、住宿对接人）

——华洋科仪参展第二十次全国电化学大会 随着诺贝尔化学奖的揭晓，锂离子电池研发受到褒奖的同时，整个电池领域再次备受关注。10月25-28号在长沙举行的第二十次全国电化学大会，围绕“推进产业发展的电化学”主题，设立了包括基础电化学、纳米材料电化学、锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池、固态电池、燃料电池、液流电池、金属空气电池、超级电容器、电催化、电分析与生物电化学、太阳能及光电化学、资源与环境电化学等二十余个主题分会场，预示着电池行业的再次蓬勃发展。大会开幕式 全国电化学大会由中国化学会电化学委员会主办，华洋科仪作为中国化学会电化学委员会会员单位，以及国内仪器行业的知名企业，赞助了此次盛会的中国电化学会佳参会组织工作奖。开幕式颁奖 华洋科仪还赞助了此次盛会的展位，向与会的专家学者们展示了全球电化学领导品牌法国Bio-Logic的电化学工作站和电池测试系统，吸引了来自全国各地的电化学和电池领域的专家们的广泛关注。华洋科仪展位 诺贝尔化学奖获得者在锂离子电池研究工作中就选择了Bio-Logic高精度电化学工作站。Bio-Logic作为全球电化学领导品牌，一直注重新技术的开发和新应用的推广。华洋科仪在此次大会期间举办了两场国际专家团队出场的前沿技术应用报告会，分别邀请了Bio-Logic的电化学应用专家Sebastien博士、电池测试系统应用专家Nicolas博士、以及扫描电化学应用专家Samantha博士作了各领域的新技术报告。分别为：- Application of scanning electrochemical microscopy tobattery research (Dr. Samantha) - Scanning probe electrochemistry for corrosionapplications (Dr. Samantha) - Doing right EIS measurement by using EIS qualityindicators & GEIS-adaptive amplitude(Dr. Sebastien)- Bio-Logic BCS8XX advanced cyclers for battery testing(Dr. Nicolas) 与会专家学者与Bio-Logic各专家进行深入交流、探讨，其中对扫描电化学在电池领域的应用、新的电池测试系统和新的EIS测试技术的专题讲解，与会专家学者表示受益匪浅。报告手册不仅包含专题讲座的PPT，还包含新的Bio-Logic电化学工作站和扫描电化学工作站论文文摘汇编，供您参考！错过报告的老师尚有报告手册领取，欢迎联系我们！华洋科仪举办的报告会 Bio-Logic电化学产品的很多客户都参加了此次盛会，华洋科仪接待了来自全国各地的新老客户。各位专家学者对Bio-Logic电化学产品的关注和肯定也给了我们很大的鼓舞。欢迎各界专家学者持续关注Bio-Logic电化学产品。华洋科仪电化学精英团队随时为您提供卓越的解决方案！华洋科仪2019年10月29日

近期，中科院合肥物质院固体所赵邦传研究员团队在高性能水系锌离子电池电极材料研究方面取得系列进展，通过磁场 -电化学缺陷工程协同作用获得了一种超长寿命的 VS2基水系锌离子电池，并探索了 VS2在柔性自愈合锌离子电池中的应用。相关结果发表在 Materials Horizons 和 Small上。 　　水系电池因其低成本和高安全性在大规模储能领域具有广阔的应用前景，是锂离子电池的有力补充。其中，水系锌离子电池因锌金属高的理论比容量 (820 mAh g-1)和低的氧化还原电位 (-0.76 V vs. SHE)而备受关注。然而，通常锌离子电池正极材料的电化学性能有限，负极锌枝晶生长现象严重，使得锌离子电池的能量密度偏低，循环寿命偏差。因此，设计制备高能量密度正极材料和抑制锌枝晶的生长是开发高性能锌离子电池的两个关键因素。在此基础上，进一步制备柔性电池可有效拓宽储能器件的应用领域和范围。 　　鉴于此，研究人员采用一步水热结合高充电截止电压下原位电化学缺陷工程制备了一种具有手风琴状的VS2材料。该VS2材料晶格发生了有益的畸变，具有丰富的空位。材料独特的结构解锁了Zn2+沿c轴方向的传输，实现Zn2+沿ab面和c轴方向的3D传输，并可有效减小锌离子与VS2之间的静电相互作用，材料的比容量和倍率性能较为优异。同时，研究人员通过引入磁场的方法调节了电池中锌离子的运动方式，抑制了锌枝晶的生长，实现7400圈的超长循环寿命。 　　此外，团队通过简单的水热方法在柔性碳泡沫(CF)基底上生长了VS2纳米片阵列，制备了柔性VS2电极材料(VS2@CF)，探索了VS2在柔性锌离子电池方面的应用。得益于CF的高导电性和3D多孔骨架结构，VS2@CF表现出优异的倍率性能(5 A g-1时172.8 mAh g-1)和循环稳定性(1 A g-1下1000次循环后130.2 mAh g-1)。更重要的是，由VS2@CF正极、CF支撑的Zn负极和凝胶电解质组装的准固态电池VS2@CF//Zn@CF同样表现出优异的倍率性能( 0.2 A g-1时261.5 mAh g-1，5 A g-1时149.8 mAh g-1)和循环稳定性(1 A g-1下100次循环后126.6 mAh g-1)。VS2@CF//Zn@CF全电池还表现出良好的柔韧性和自愈性能，在不同弯曲角度下都具有较高的比容量，被剪开能迅速自愈合，并且愈合后能正常充放电。 　　合肥物质院固体所博士研究生毛云杰为论文第一作者，高能物理研究所散裂中子源科学中心司建国博士后对论文的部分结果进行了理论解释。该研究工作得到国家重点研发计划、安徽省重点研发计划、合肥大科学中心高端用户和合肥物质院院长基金等项目的支持。图 1. Zn-VS2 AZIB的结构示意图及电化学性能： (a) 结构示意图； (b) 循环性能； (c) 富含空位 VS2与其它类似结构正极材料的 Ragone图； (d)由 Zn-VS2电池供电的 LED灯光学照片。图 2. ( a)不同弯曲角度下的 VS2@CF//Zn@CF光学照片。 VS2@CF//Zn@CF电池的( b)循环性能和( c)倍率性能；( d)不同弯曲角度下的 GCD曲线；( e)由 VS2@CF//Zn@CF准固态电池点亮的商用 LED灯条。

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。燃料电池的能量利用效率高，环境污染小，是最有发展前途的发电技术之一。燃料电池按照电解质的种类不同，可分为碱性燃料电池（AFC），磷酸燃料电池（PAFC），熔融碳酸盐燃料电池（MCFC），质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。按照燃料的类型可分为氢燃料电池，甲烷燃料电池，甲醇燃料电池，乙醇燃料电池。目前各类燃料电池电动车主要使用的是质子交换膜燃料电池（PEMFC）。质子交换膜燃料电池的结构和化学反应上图是PEMFC的结构和化学反应。PEMFC由膜电极（membrane-electrode assembly，MEA)和带气体流动通道的双极板组成。其核心部件膜电极是采用一片聚合物电解质膜和位于其两侧的两片电极热压而成，中间的固体电解质膜起到了离子传递和分割燃料和氧化剂的双重作用，而两侧的电极是燃料和氧化剂进行电化学反应的场所。PEMFC通常以全氟磺酸型质子交换膜为电解质，Pt/C或PtRu/C为电催化剂，氢或净化重整气为燃料，空气和纯氧为氧化剂，带有气体流动通道的石墨或表面改性金属板为双极板。膜电极（MEA）的截面SEM图片Sample: Courtesy of Prof. Takeo Yamaguchi, Tokyo Institute of Technology膜电极（Membrane Electrode Assembly ，MEA)是燃料电池的主要部分，它每层的结合情况以及颗粒的聚集状态会影响发电性能。MEA截面的结构观测非常重要。上图显示了一个聚合物膜样品在冷却时的横截面离子研磨后的结果，为减少离子束的热损伤使用了-100 ℃的条件进行加工。MEA横截面的整个图像显示各层接触时没有分层。在高倍放大时的阳极图像可以观察到纳米尺寸的铂粒子，碳粒子和其中的空隙。阴极层是纳米胶囊催化剂与铂铁纳米颗粒结合，从它的横截面可以看到，催化剂胶囊被紧密地包装在中空空间中。因此，离子研磨法可以在没有应力的情况下进行加工，能够通过冷却功能加工截面样品来减少热损伤，产生具有减少热损伤的横截面样品，进而可以有效的理解MEA的整体结构和分析催化剂颗粒的纳米结构。燃料电池催化电极材料高倍图像和三维重构结构from Prof. Chihiro Kaito, Ritsumeikan University上图左图是使用日立HT7830得到的燃料电池催化电极材料高倍图像，加速电压使用120kV，高分辨模式（HR mode），放大倍数为×50,000。C基底上的Pt颗粒的分散状态可以很清晰的看到。上图右图是同样的样品从+60°～-60°每2°拍照一次得到一系列图片后做三维重构后的结果，可以清楚的看到三维结构的Pt颗粒的分散情况。CNT和PTFE复合膜的SEM图像Sample：courtesy of Prof. Yoshinori SHOW Department of Electrical and Electronic Engineering,School of Engineering, Tokai University由于导电性和耐腐蚀性好，碳纳米管（CNT）和聚四氟乙烯（PTFE）复合膜有时会作为 MEA 的保护膜使用。CNT 在PTFE 中分散的均匀性非常重要，因为膜的导电性会受此影响。上图中，左图为0.2eV时观察CNT和PTFE的表面形貌，由于电压非常低，所以样品没有被电子束损伤。 右图为0.2eV时观察CNT和PTFE的电位衬度，CNT的亮度比PTFE明显要高，这是因为CNT的导电性更好。利用电位衬度就可以非常清晰的区分成分衬度相差不大的CNT和PTFE。燃料电池气体扩散层的电镜观察气体扩散层(Gas diffusion Layer，GDL)作为连接催化层和流动区域的桥梁，一般具有多孔性，导电性，疏水性，化学稳定性和可靠性。常用的支撑材料有碳纤维和聚四氟乙烯/碳膜组成的微孔层（MPL），目前碳纤维布附着MPL可以达到气体扩散层的要求。上图就是碳纤维布及附着MPL的SEM图片，可以观察到二者之间的紧密接触，各自空隙及厚度。高分辨观察自组装Fe3O4纳米颗粒Sample：courtesy of Electrical Computer Engineering department, National University of Singapore过渡金属基材料比如自组装Fe3O4纳米颗粒现在被作为储氢材料，这对氢能的利用来说是非常关键的。上图是高分辨观察自组装Fe3O4纳米颗粒，所用的着陆电压为1.5 kV，使用了电子束减速功能。纳米颗粒非常有规则的组装在一起，每个颗粒的直径约为12nm。利用电镜观察燃料电池各部分的形貌和结构，有助于高性能燃料电池的研发。公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。

随着电子设备和电动汽车的普及，锂电池的需求量迅猛增长。然而，伴随而来的大量报废电池问题也日益严峻。如何高效、安全、环保地处理这些报废电池，成为当前亟待解决的难题。面对这一挑战，锂云科技团队通过技术创新，成功开发出行业首创的电池机理孪生驱动的数字孪生运维模型，深度刻画电池机理、实现电池快速分选，为电池回收及梯次利用行业提供全新的解决方案。技术创新：高效精准的锂电池检测与分选技术 锂云科技团队开发的机理孪生驱动的退役电池快速检测技术，实现了检测效率提高20倍的突破。传统的满充满放方法不仅耗时，导致企业电费成本、厂房成本、人工成本等居高不下，而该团队的创新技术大幅缩短了检测时间，有效降低企业的成本，帮助企业大幅降本增效。同时，他们开发的高置性电芯一致性快速分选技术，使大规模退役电池筛选的一致性提高80%。通过先进的算法和检测手段，这项技术能够快速、准确地对退役电池进行检测和分类，大大缩短了检测时间，并有效降低了电池成组后的安全性隐患。团队精神：科研实力与环保热情的结合 锂云科技团队的成功离不开每一位成员的努力和奉献。团队负责人表示：“我们非常高兴能够取得这一重要突破，这是团队成员们长期以来刻苦钻研和不懈努力的结果。我们相信，这项技术将为解决锂电池回收和分选难题提供一种全新的思路和方法，强力助力该行业的发展！”未来展望：推动环保事业，助力可持续发展 锂云科技团队的创新成果在锂电池回收和分选领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断完善和推广，这项技术将被广泛应用，为解决报废电池带来的环境和资源问题提供有效解决方案。通过这项技术的应用，不仅能减少资源浪费和环境污染，还能极大地提高锂电池回收和再利用的效率，推动我国绿色产业的升级。 锂云科技团队的努力和成就展示了技术创新在环保领域的重要性和巨大潜力。未来，随着更多创新技术的出现和应用，我们有理由相信，电池回收及梯次利用行业将迎来更加光明的未来！

燃料电池具有工作温度低、启动响应快、能源效率高、电池寿命长、产物无污染等优点，是交通、工业、建筑等领域实现能源转型的重要途径。当前，全球主要经济体都在加大氢燃料电池技术研究投入，破解氢燃料电池商用化难题。燃料电池测试系统作为氢能实验室科研必备仪器，发挥着重要作用。燃料电池测试包含电池性能测试（稳态模型、极化曲线V-I特性、极限电流、气体计量比、扩散增益、温度、压力、湿度、过载等）、气密性测试、耐久性测试及环境适应性测试等内容。一套功能强大的燃料电池测试系统可以帮助科研人员高效率完成测试工作，实验数据更准确，结果易重现，节约大量的宝贵时间。实验室选择燃料电池测试系统应该注意哪些技术问题呢？这3个技术点值得注意。1、 自动背压与手动背压背压的作用是根据燃料电池电堆进气需求，与空压机配合，提供适当流量和压力的空气。有自动背压与手动背压两种类型。实验室一定要首先考虑自动背压型燃料电池测试系统。手动背压依赖实验人员的动手经验，操作费时费力，不能非常细腻地调控数值，反应滞后，且存在压力波动现象，测试数据受人为干预因素较大，不利于结果复现。自动背压完全由计算机程序控制，可以连续实时保持恒流恒压的状态，保证了实验的重复性和精准性，避免物料浪费，加快研发效率。2、 电子负载多参数极化曲线测试是典型的燃料电池测试项目，通过描述输出电压和电流密度曲线，表征燃料电池的电化学反应和电子传输情况。在测试时，需要面临“0V启动”、“大电流”问题。具备“0V启动”功能的燃料电池测试系统可以从0电压开始测试，即便是满电流带载运行也无须担心设备问题。燃料电池测试系统的“大电流”选择也很重要，实验室测试所用的电子负载并不是越高越好。过高电子负载的燃料电池测试系统仪器规格不仅尺寸庞大，造价不菲。也非常占空间，操作复杂繁琐，维护保养成本高。很多测试实验根本用不到那么高的电流、功率。一般而言，0-300A即可满足绝大多数测试需求。合理的电子负载，不仅价格经济、不挑空间，而且功能完善、性能卓著。以武汉电弛新能源研制的DC 980Pro燃料电池测试系统为例，该系统电子负载规格10V/240A/1600W，具备0V启动功能，100毫秒超高响应速度，反极也能测试，电子负载的精度、分辨率与进口设备同水平。3、 质量流量控制燃料电池本质上是氢、氧化学反应的发电装置，质量流量控制至关重要，是衡量一套燃料电池测试系统的重要指标。当参与反应的氧气量不足时，电堆输出电压降低，质子交换膜过热，降低电堆寿命。反之参与反应的氧气量过高，电堆输出功率不会随之增加但对应的空压机功耗变大，燃料电池系统净输出功率减少。[1]以武汉电弛新能源DC 980Pro为例，流量计和压力仪表负责主要液体、气体和压力测量和控制相关任务。该系统拥有10000:1（0.01%-100%量程）超宽稳定控制，精度可+/- 0.125%满量程。阳极气体流量控制最大可到5 SLPM，阴极气体流量控制最大可达10 SLPM，应用国际一线品牌T型热电偶，连续实时检测燃料电池质量流量数据，为后续开发节能型燃料电池产品技术打下坚实基础。结语工欲善其事，必先利其器。燃料电池测试系统强大的应用功能不仅能帮助科技工作者快速完成分析测试工作，其多功能性特点也有助于材料学、界面科学、电化学、流体力学等多学科交流创新，对我国氢能源技术加速发展，意义非凡。引用资料[1] 西南交通大学 张玉瑾, 《大功率PEMFC空气系统控制策略研究》

中国科学技术大学国家同步辐射实验室教授宋礼团队基于插层型锌离子电池正极材料的同步辐射谱学表征，提出了插层剂诱导Vt2g轨道占据的概念，开发了具有快速充电性能的铵根插层五氧化二钒锌离子电池正极材料。相关研究成果以Intercalant-induced Vt2gorbital occupation in vanadium oxide cathode toward fast-charging aqueous zinc-ion batteries为题，发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。　　水系锌离子电池（ZIBs）凭借安全、无毒以及较高的理论容量而成为最具潜力的可持续储能技术之一。在众多ZIBs电极材料中，层状钒氧化物具有晶体结构可调、容量高等特点，是现阶段广泛研究的正极材料。基于离子或分子预插层策略可以有效解决正极材料的晶格空间不足和电子传导性低等问题，从而进一步提升电池性能。然而，目前对插层型正极材料的研究聚焦于层间空间膨胀对容量的贡献。因此，发展先进的原位表征技术，从原子轨道方面深入理解由插层剂引起的电极材料内在结构变化是未来高性能正极材料设计和开发的关键。　　本工作发挥同步辐射光源的综合性实验平台的优势，结合多种原位与非原位同步辐射谱学实验技术，揭示了铵根离子（NH4+）插层后，V2O5中V 3dt2g轨道占据的变化以及充放电过程中的可逆演变规律。研究发现，NH4+插层在较大程度上诱发了V-O键的结构畸变，进一步导致电子结构的重排，促使Vt2g轨道中3dxy空态的占据。这种Vt2g轨道占据提高了材料的电导率，联合NH4+插层后拓宽的层间距，从而显著加速了锌离子（Zn2+）的转移，实现了锌离子电池的超高倍率性能。测试结果表明，在电流密度为200 C时，铵根插层五氧化二钒（NH4+-V2O5）正极材料的比容量仍维持在101.0 mA h g-1，且充电时间仅需18 s。该工作从原子轨道方面对插层型V2O5材料中Zn2+储能机制的理解提供了依据，并为高性能锌离子电池在快充储能器件中的应用奠定了基础。　　研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会、中科院国际伙伴计划与合肥综合性国家科学中心能源研究院等的支持。应用于高性能ZIBs正极材料NH4+-V2O5的Vt2g轨道占据机制。 应用于高性能ZIBs正极材料的NH4+-V2O5储能机理分析。

p style=" text-indent: 2em " 随着可再生能源开发利用规模的不断扩大及智能电网产业的迅速崛起，储能技术的重要性日益凸显。记者7日获悉，由美国斯坦福大学崔屹教授领衔的研究团队介绍了一种可循环充电1万次以上的锰氢气电池，可实现10年以上的稳定性能。该成果发表在《自然· 能源》上。 /p p style=" text-indent: 2em " 据该成果的第一作者、美国斯坦福大学材料科学与工程学院的陈维博士介绍，他们发明的锰氢气电池使用高表面积的碳作为正极集流体，易溶于水的硫酸锰盐作为电解液，由催化剂控制的氢气作为负极。该电池从设计、充放电原理、测试方法和性能上都有别于以往任何水系电池。 /p p style=" text-indent: 2em " 成果显示，锰氢气电池具有非常优异的电化学性能，比如稳定的放电电压1.3伏，高倍率的放电电流100mA/cm2，大于1万次的稳定循环，以及较高的质量能量密度139Wh/kg和体积能量密度210Wh/L。而且，该电池很容易放大用于大规模储能。 /p p style=" text-indent: 2em " 大规模储能是实现可再生能源普及应用的核心技术。现有的大规模储能技术（如抽水储能、压缩空气储能）以及各种蓄能电池（如锂离子电池、钠硫电池、液流电池）等均存在不同的问题，远不能满足大规模储能廉价、安全、高能量密度和高稳定性的要求。崔屹表示：“锰氢气电池的发明将对大规模储能的格局产生重要影响，进一步缓解由传统化石能源带来的严重碳排放和空气污染。” /p

p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/60583ae0-3699-426f-8348-785105fbf7fb.jpg" title=" ouyangminggao.jpg" / /p p 　　近年来，随着国内外电动汽车产业的快速发展，作为核心零部件的动力电池产业备受关注，各家企业不仅要扩张产能规模确保产量供应，还面临着持续提升产品能量密度等关键指标的“攻坚战”。当前国内外动力电池技术进展如何?有哪些值得关注的前瞻性技术?未来数年的发展节奏是怎样的?近期，中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士欧阳明高对上述行业关心的重点话题从技术角度进行回应，对业内外人士全面了解当前动力电池技术水平概况提供了重要参考。 /p p style=" text-align: center " strong 　　300瓦时/公斤目标取得重大突破 /strong /p p 　　《汽车纵横》：安全、续驶里程长、寿命长等是消费者选购新能源汽车时考虑的关键性指标，动力电池是决定这些指标的核心零部件，近年来，在消费者需求及相关部门的政策法规推动下，安全、长寿命、高比能量的动力电池已成为产业需求的主流。比如2017年3月份，国家工信部等四部委联合颁布《促进汽车动力电池发展行动方案》，指出到2020年，要求新型锂离子动力电池单体比能量超过300瓦时/公斤。目前国内动力电池技术在这些方面进展如何?达到哪些指标? /p p 　　欧阳明高：按照规划，2020年要实现动力电池能量密度300瓦时/公斤目标。目前承担新能源汽车专项项目的有三个团队：宁德时代新能源、天津力神和合肥国轩。这三个团队目前采用的技术路线大同小异，即正极采用高镍三元，负极是硅碳，这种电池目前技术指标已经接近应用要求，到2020年，比能量300瓦时/公斤的电池的产业化已经取得了实质性突破，现在从比能量角度看都已经达到，例如宁德时代新能源的电池研究成果的循环寿命基本在1000次左右，能量密度达到304瓦时/公斤，其他两家也差不多。当然还有部分企业安全性标准还没有完全满足。用300瓦时/公斤的单体电池大概能做出200-210瓦时/公斤的电池系统，因为基本是软包电池，而非方形电池。国内在去年年底、今年年初，动力电池的能量密度单体达到230瓦时/公斤左右，系统大约150瓦时/公斤左右。到2018、2019年还需要再提高50-70瓦时/公斤，我认为是可以做到的。至于单体350瓦时/公斤、系统260瓦时/公斤是我们力争的目标。 /p p 　　如何落实2025年400瓦时/公斤的目标? /p p 　　《汽车纵横》：刚刚您提到，实现2020年300瓦时/公斤的目标在技术上已经有重大突破。再往后展望五年，到2025年动力电池将力争实现哪些目标?将采用何种技术路线?您认为哪种前瞻技术最值得关注?目前中国在这些前瞻技术领域有无研究? /p p 　　欧阳明高：面向2025年产业化，我们希望冲击单体电池能量密度达到400瓦时/公斤的目标。300瓦时/公斤的实现改变的是负极，从碳变成硅碳，到400瓦时/公斤要变的是正极，目前可选的正极材料有好几种，现在新能源汽车重点专项取得突破性进展的是高容量富锂锰基正极材料，有两个单位承担了前沿基础项目，一个是物理所，改善了富锂锰基正极循环的电压衰减，达到的指标是正极循环100周之后电压衰减降到了2%以内，这是一个重大的进展。另外一个是北京大学的团队，首次研制出了比容量400毫安时/克的富锂锰基正极，实现400瓦时/公斤应该是没有问题的，甚至可能更高。这更为开发比能量大于500瓦时/公斤的新型锂离子电池提供了可能，但循环尚存在一定不确定性。 /p p 　　更加前沿的技术是固态电池。目前国内有多家研究机构和产业单位在做，包括中科院青岛能源所、宁波材料所，物理所等，也包括宁德时代新能源、中航锂电等。最近宁波材料所与赣锋锂业合作，投资5亿元人民币，致力于推进固态电池产业化，计划2019年量产，2020年产品进入电动汽车市场。固态电池无疑是2017年全球电池领域最热的一个技术名词。 /p p style=" text-align: center " strong 　　全固态锂电池技术何以在全球大热? /strong /p p 　　《汽车纵横》：固态电池与我们听到的全固态锂电池是否是一回事?什么才是全固态锂电池?如何理解这些概念上的区别? /p p 　　欧阳明高：全固态锂电池，这几个词每一个字都不能少、不能变，“全固态”与“固态”不同，“锂电池”和“锂离子电池”不是一个概念。所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态，不含任何液态组分的锂电池，所以我们全称是“全固态电解质锂电池”。根据其是否可以反复充放，可进一步分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池，一次电池其实已经有用的。全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池，这两个概念又要区别，所谓全固态金属锂电池的负极用的是锂金属，目前在用的动力电池的负极多为碳、硅碳或者钛酸锂。 /p p 　　全固态锂电池的概念比锂离子电池出现得更早，锂离子电池只有25年左右的历史，是日本人发明的，真正用于车上也就10多年，很年轻但是进步很快。早期所指的全固态锂电池，都是以金属锂为负极的全固态金属锂电池。这就是以前的概念。 /p p 　　《汽车纵横》：固态锂离子电池跟全固态锂电池的具体区别是什么? /p p 　　欧阳明高：固态电池，不一定是全都是固态电解质，还有一点液态，是液态与固态混合的，差别在于混合的比例是多少。真正的固态锂离子电池，其电解质是固态，但在电芯中有少量的液态电解质 所谓半固态，就是固态电解质、液态电解质各占一半，或者说电芯的一半是固态的、一半是液态的，所以还有准固态锂电池，即主要为固态，少量是液态。 /p p 　　《汽车纵横》：全固态锂电池有哪些特点特别是优势?为什么能引起全球动力电池产业的关注和投入研发? /p p 　　欧阳明高：主要因素是它能解决目前困扰动力电池发展的两大关键问题，即安全性差和能量密度低。全固态锂电池有几个潜在的技术优势，首先，它安全性高，由于采用高热稳定性的固态电解质，代替了易燃的常规有机溶剂电解液，电池燃烧问题可以得到有效解决。第二，能量密度高，由于金属锂的容量超高，基于相同正极时，固态金属锂电池与常规液态锂离子电池相比，其能量密度可以得到大幅提升。需要说明的是，由于固体电解质密度和使用量高于液态电解质，在正负极材料相同时，全固态锂电池优势不明显。第三，正极材料选择的范围宽，因为全固态锂电池可以直接采用金属锂为负极，不要求正极结构中必须含锂，一些高容量的贫锂态材料也可以作为正极 此外，无机固态电解质宽的电压窗口也为高电压正极材料的应用提供了可能。第四，系统比能量高，由于电解质无流动性，可以方便地通过内串联组成高电压单体，利于电池系统成组效率和能量密度的提高。 /p p style=" text-align: center " strong 　　真正的全固态金属锂电池技术尚未成熟 /strong /p p 　　《汽车纵横》：从您介绍的优势来看，全固态锂电池能解决当前动力电池产品的不少不足之处。但它为何还没有大规模应用于市场?主要存在哪些问题?您如何评价这类技术的整体发展水平? /p p 　　欧阳明高：它的第一个问题是固态电解质材料的离子电导率偏低。现在有三种固态电解质，一种是聚合物，一种是氧化物，一种是硫化物。现在有用聚合物电解质的电池，搭载于法国的一些车辆上，它的问题就是需要加热到60度，离子电导率才上来，电池才能正常工作。目前氧化物电解质一般比液态的还要低很多。只有硫化物固体电解质的一些指标接近液态电解质，比如丰田就是用硫化物的固体电解质，所以固体电解质主要的突破是在硫化物的固体电解质。 /p p 　　第二个问题就是固/固界面接触性和稳定性差。液体跟固体结合是很容易的，渗透进去即可。但是固体和固体接触性和稳定性就是它的很大的一个问题。硫化物电解质虽然锂离子导电率已经提高，但是仍然有界面接触性和稳定性问题。 /p p 　　第三个问题是金属锂的可充性问题。在固态电解质中，锂表面同样存在粉化和枝晶生长问题。其循环性甚至安全性等还需要研究。当然还有一个问题，就是制造成本偏高。 /p p 　　基于上述问题，特别是固态界面接触性、稳定性和金属锂的可充性问题，真正意义上的全固态金属锂电池技术，现在仍然还是不成熟的，还存在技术不确定性。目前展现出或者有突破的、有性能优势和产业化前景的主要是固态锂离子电池和固态聚合物锂电池。 /p p 　　《汽车纵横》：目前国内外关于固态锂电池的研究进展如何?有哪些值得关注的企业或技术突破? /p p 　　欧阳明高：现在固态锂电池持续升温，美国、欧洲、日本、韩国、中国都在投入。各个国家心态不太一样。例如美国，以小公司、创业型公司为主。美国有两家公司值得关注，都是初创公司，一个是S-akit3，其最新研发的电池有望使电动汽车的续驶里程达到500公里，现在还处于初级阶段。还有一个Solid—State。美国主要立足于颠覆性技术。日本则专注于无机固体电解质的大容量的固态锂电池，最着名的是丰田公司，其产品将在2022年实现其商品化。丰田做的不是全固态锂金属电池，而是固态锂离子电池，其负极是石墨类，用硫化物电解质，高电压正极，单体电池容量15安时，电压是十几伏，我认为这是靠谱的。所以在日本，并没有颠覆，还是基于锂离子电池，正负极还可以用以前的一些材料或技术。韩国专注于无机固体电解质的大容量固态锂电池的研发工作，也采用石墨类负极而不是金属锂负极，与日本相似。中、日、韩三国的情况类似，因为我们已有了很庞大的锂离子电池产业链，不希望推倒重来。 /p p style=" text-align: center " strong 　　如何评价动力电池各技术路线的前景? /strong /p p 　　《汽车纵横》：针对当前国内外动力电池领域的技术发展现状，请您综合评估一下各种技术路线或研究方向的前景。 /p p 　　欧阳明高：第一，锂离子动力电池有望于2020年前实现300瓦时/公斤目标，目前国内外技术研发基本处于同一水平，但安全性研究尚待加强。这种电池的核心是安全性。 /p p 　　第二，作为实现远期目标的两类新体系，锂硫、锂空气电池方面，目前国内外进展相对缓慢，2017年没有看到突破性的进展。从原理来看，锂硫电池的重量比能量跟体积比能量基本相当，所以它的体积比能量要提上来是有相当难度的。新能源乘用车特别是轿车对体积比能量的要求可能比重量比能量还要重要，虽然有400瓦时/公斤的电池，体积比能量也只有400瓦时/升，这对于轿车而言不太好用。一般情况下，锂离子电池的重量比能量能达到300瓦时/公斤，体积比能量就可以达到600瓦时/升。锂空气电池集合了锌空气电池、氢燃料电池、锂二次电池的所有难点。相比而言氢燃料电池更具竞争优势。 /p p 　　第三，固态电池的研发产业化持续升温，但受到固/固界面稳定性和金属锂负极可充性两大问题的制约，真正的全固态锂电池技术还没有成熟，但是以无机硫化物作为固态电解质的锂离子电池出现突破。总体看固态电池发展的路径，电解质可能是从液态、半固态、固液混合到固态，最后到全固态。至于负极，会从石墨负极到硅碳负极再到合金化负极，我们现在正在从石墨负极向硅碳负极转型，最后有可能采用金属锂负极，但是目前还存在技术不确定性。 /p p 　　第四，中国在高容量富锂正极材料方面于2017年取得了一些突破，基于高容量富锂正极和高容量硅碳负极的革新型锂离子电池比锂硫和锂空气电池更具可行性。 /p p 　　《汽车纵横》：根据各种技术进展的分析，您如何判断未来动力电池技术的发展趋势?预计将按照怎样的节奏推进? /p p 　　欧阳明高：我们专家组对动力电池技术的发展趋势做了一次优化迭代，(但这不是国家电池技术路线图的依据，仅供参考)，具体如下： /p p 　　2020年，实现动力电池比能量300瓦时/公斤、比功率1000瓦时/公斤，循环1000次以上，成本0.8元/瓦时以内的目标是确定的，相对应的材料是高镍三元，现在国内动力电池用的镍、钴、锰的比例由3：3：3转向6：2：2，再转变为8：1：1，即镍变成8，钴的比例进一步降到1甚至是0.5。负极要从碳负极向硅碳负极转型。这是我们当前的技术变革。 /p p 　　到2025年，正极材料性能进一步提升，富锂锰基材料目前取得重要突破，当然还会有其他材料。2020-2025年，我们要努力实现动力电池比能量从300瓦时/公斤上升至400瓦时/公斤，每瓦时成本从0.8元以内降到0.6元以内。此时一般性价比的纯电动轿车合理的续驶里程是300—400公里。 /p p 　　到2030年，希望在电解质方面取得突破，也就是2025-2030年最大的突破可能在电解质，固态电池会实现规模化、产业化，电池单体比能量有望冲击500瓦时/公斤。2030年，常规的电动汽车续驶里程应该可以达到500公里以上。当然需要其它技术的配合。如果电耗极大，例如冬天百公里电耗高达三四十度，电池再好也实现不了。现在电动车越做越大，例如大型SUV，车身重、风阻系数大，是一个值得改进的问题。 /p p br/ /p

可充电锌-空气电池被认为是很有潜力的下一代能量储存器件，然而其不尽人意的循环寿命制约着其大规模的发展和应用。提升可充电锌-空气电池循环寿命的关键挑战之一在于提升空气电极的稳定性。由于电池的充电过程（氧析出反应，OER）与放电过程（氧还原反应, ORR）具有不同的微环境需求，导致空气电极的双功能催化剂在充放电循环过程中不稳定，使电池性能逐渐衰减。针对于此，中国科学院大学联合新加坡国立大学等多家单位，设计出一种“自解耦”的空气电极，极大地提升了空气电极的稳定性及锌-空气电池的循环寿命。同时，作者使用美国easyXAFS公司的台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES对电池材料的精细结构进行了分析。该设备无需同步辐射光源，可在常规实验室环境中测量X射线吸收精细结构谱和X射线发射谱，得到可以媲美同步辐射水平的谱图，实现对元素的定性和定量分析、价态分析、配位结构解析等。台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES “自解耦”空气电极的设计原理如图1所示。图1a展示了传统空气电极的微观结构，双功能催化剂被直接负载在碳纸电极上，在充电过程的高电压下，OER过程会伴随着催化剂本身的电化学氧化。图1b展示了“自解耦”空气电极的微观结构，其中加入了磺酸掺杂聚苯胺（S-PANI）中间层，其电导率可随充放电电位切换，从而将OER和ORR反应分离开来。具体来说，当电池充电时，OER部分的催化剂助力氧析出反应，而ORR部分催化剂由于S-PANI中间层的绝缘而保持惰性，从而避免被电化学氧化。而在放电过程中，S-PANI中间层变得导电，ORR部分的催化剂可促进氧还原反应。图1. (a) 传统空气电极结构示意图。（b）自解耦空气电极结构示意图。 图2展示了空气电极的双功能催化剂ZnCoP/NC的合成过程(图2a)及表征结果（图2b-2g）。作者利用台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES，在室温条件下，使用Si (533) 单色器，测试了Co元素K-边的X-射线吸收谱。图2f展示了X-射线吸收近边结构谱（XANES）, ZnCoP/NC与Co箔相似。图2g展示了X-射线吸收扩展边精细结构谱的傅里叶变换图（FT-EXAFS）, 其中1.6 和 2.5 &angst 分别指向Co-P键和Co-Co键，证明ZnCo-P/NC的主相是磷化钴。该实验从材料价态与局域配位环境的角度，解析了双功能催化剂ZnCoP/NC的精细结构。图2 (a) ZnCo-P/NC的合成过程。ZnCo-P/NC的（b）SEM图，（c）TEM图，（d）高分辨TEM图，（e）EDS-mapping图，（f）Co-K边 XANES, (g) FT-EXAFS。 该项成果以“Self-Decoupled Oxygen Electrocatalysis for Ultrastable Rechargeable Zn-Air Batteries with Mild-Acidic Electrolyte“为题目，发表于国际期刊ACS Nano。原文链接：https://pubs.acs.org/action/showCitFormats?doi=10.1021/acsnano.3c05845&ref=pdf台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES测试数据展示： 近期，QD北京样机实验室测试了低质量含量的Pt、Cu样品，结果表明，台式X射线吸收精细结构谱仪在测试1 wt%级别的低含量元素时也可获得与同步辐射光源数据高度吻合的优质谱图，可为单原子催化剂等领域的研究提供有力支持。1 wt% Pt@Al2O30.9 wt% Cu@CBN

今年4月，七国集团气候、能源和环境部长会议发布《联合声明》称，将“推进钙钛矿太阳能电池等领域的技术革新”，钙钛矿太阳能电池这一能源领域的“新秀”引发强烈关注。钙钛矿太阳能电池图片来源：美国国家可再生能源实验室近日，《日本经济新闻》也集结部分专家，对太阳能、风能、核电、二氧化碳回收等5个领域备受瞩目的11项脱碳技术的普及程度进行了评估，结果发现，在即将实现商用的领域中，最引人关注的是下一代太阳能电池——钙钛矿电池，其可能成为能源行业的“游戏规则改变者”。专家指出，钙钛矿太阳能电池凭借高效率、低成本、低能耗、应用场景丰富等特点，在降低光伏成本革命中备受关注，但其耐用性和稳定性仍需进一步提高。下一代技术蓄势待发2013年，《科学》杂志评选十大突破，钙钛矿太阳能电池入选，被称为最有前景的下一代光伏技术。《日本经济新闻》在报道中指出，当前，钙钛矿电池主要有单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池。叠层钙钛矿电池指钙钛矿层可堆叠在彼此之上，也可堆叠在传统晶硅太阳能电池之上，形成能吸收更宽太阳光谱的“串联”电池。据美国《华尔街日报》网站近日报道，单结钙钛矿电池的理论转换效率可达33%，而钙钛矿/硅串联电池的理论转化效率可达43%，都超过单晶硅电池29.4%的理论转换效率。今年6月，阿卜杜拉国王科技大学称，该校研制的钙钛矿/硅串联太阳能电池的转换效率高达33.7%，创下世界纪录。此外，钙钛矿电池还具有轻、薄、可弯曲等特点，可铺设在传统硅基电池无法覆盖的墙壁表面或列车车顶，操作工序十分简单，且价格几乎减半。东京大学教授濑川浩司的测算显示，到2030年日本钙钛矿电池覆盖的面积最大可达470平方公里，发电能力为600万千瓦，相当于6个核电站。法兰西岛光伏研究所项目总监格雷戈里马克表示，钙钛矿层比硅层薄很多，使用的材料减为约1/100。而且，这些材料可在较低的温度下加工，从而节省能源、减少排放。引国际投资热潮在全球脱碳浪潮下，硅基电池的性能正在接近其理论极限，钙钛矿太阳能技术已成为众多企业眼中的“香饽饽”。欧洲PEPPERONI项目于去年11月1日启动，旨在推进欧洲大陆的叠层太阳能光伏电池的制造和产能，重点关注钙钛矿/硅叠层电池，这一项目将持续4年，由“欧洲地平线”计划与瑞士教育、研究和创新秘书处共同资助。法国光伏组件商Voltec Solar和法兰西岛光伏研究所合作，计划到2030年建设一处规模达5吉瓦的钙钛矿/硅串联太阳能电池“超级工厂”。法兰西岛光伏研究所总经理罗杰德罗兹多夫斯基-施特雷尔表示，这是一场技术革命，与传统技术目前可实现的最佳效率相比，它不仅能够在光伏组件层面实现30%的效率，还能通过利用回收材料，减少能耗和材料消耗。Voltec Solar公司总经理卢卡斯韦斯则强调，串联技术将是未来十年的主导光伏技术。英国牛津光伏公司计划今年推出其商用钙钛矿/硅叠层电池，预计转换效率为27%。该公司也计划在德国柏林附近扩建其试点工厂，并在2030年左右将生产规模扩大到10吉瓦。耐用性和可靠性亟待完善据麻省理工学院（MIT）网站报道，虽然钙钛矿显示出巨大的前景，多家公司已经开始进行商业化生产，但耐用性仍然是其面临的最大障碍。硅太阳能电池板在使用25年后，仍能保持25%的功率输出，但钙钛矿电池下降得很快。不过，科学家们已经取得重大进展：钙钛矿太阳能电池的“寿命”从最初的几小时，增加到几周、几个月，最新“出炉”电池的使用寿命可长达几年。澳大利亚新南威尔士大学工程学教授马丁格林表示，钙钛矿制造商需要证明电池板的使用寿命为25—30年，这是行业标准。牛津光伏公司首席技术官克里斯凯斯称，该公司已将其钙钛矿/硅叠层电池设计为达到或超过25年的使用寿命。MIT光伏研究实验室负责人托尼奥博纳西西指出，钙钛矿的一个优点是它们在实验室中相对容易制造，其化学成分很容易组装，但材料在室温下容易结合在一起，也容易分开。为解决这一问题，有些研究人员使用各种保护材料来封装钙钛矿，使其免受空气和潮湿的影响。博纳西西参与的一项研究表明，一旦钙钛矿的使用寿命超过10年，加上其制造成本低廉，就能在很多大型公用事业场所替代硅基太阳能电池。

进出口锌-氧化银、锌-空气、锌-二氧化锰扣式电池(下称扣式电池)将于7月1日起实施汞含量专项检测。 　　此前，进出口扣式电池尚无汞含量限值国家标准，因此暂不实施汞含量检测，但必须办理备案手续。2009年9月30日，国家质检总局和国家标准委联合发布《锌-氧化银、锌-空气、锌-二氧化锰扣式电池中汞含量的限制要求》，该标准将于2010年7月1日实施，含汞量小于等于0.005毫克每克属于无汞电池，含汞量小于等于20毫克每克属于含汞电池，超出此标准限值属于不合格电池。 　　根据《进出口电池产品汞含量检验管理办法》规定：检验检疫机构对进出口电池产品实行备案和汞含量专项检测制度,未经备案或汞含量检测不合格的电池产品，不准进口或出口。

有机光伏电池具有重量轻、柔性、易于制备透明/半透明器件等优点，在可穿戴电子设备、光伏建筑一体化等领域表现出广阔的应用前景。尽管有机光伏电池的能量转换效率在近年来取得了突飞猛进的发展，关于电池稳定性的研究进展却相对缓慢。 　　研究表明，空气中的水汽侵蚀会造成器件界面结构剥离，导致电池在长期工作条件下产生光伏效率衰减，严重降低电池的使用寿命。现有的封装技术不仅成本高昂，而且抵抗水分子扩散作用较差，阻碍了有机光伏技术的应用。 　　中国科学院化学研究所侯剑辉团队通过交联和非极性掺杂剂掺杂相结合的策略，设计开发了一种兼具高电导率和较强疏水性的阴极界面层c-NDI:PCy2，以此实现有机光伏电池稳定性的突破。他们合成了一种可交联的萘二亚胺类有机小分子NDI-A，通过热退火处理生成交联c-NDI-A薄膜，该薄膜对常用的极性和非极性溶剂均表现出很强的耐侵蚀性，为有机光伏电池的逐层溶液加工提供可行性。 　　此外，他们筛选出一种疏水性小分子二环己基(2'，6'-二甲氧基-[1,1'-联苯]-2-基)-膦(PCy2)作为n型掺杂剂，用于提高交联薄膜的电导率，制备出兼具4.0 eV低功函数和6.5 × 10-3 S m-1高电导率的阴极界面层c-NDI:PCy2。基于c-NDI:PCy2的电池获得了17.7%的能量转换效率，同时表现出了极佳的抗水稳定性。 　　将未封装的电池直接浸入水中，在避光存储1000小时后或在持续光照4小时后均能够保持其初始光伏效率的70%；相比之下，基于传统氧化锌界面层的电池在相同条件下会发生能量转换效率的急剧衰减，甚至完全失去光伏性能。相关成果近期发表在Joule上。有机膦掺杂的交联阴极界面层提升有机光伏电池水下存储与工作稳定性

GBF.ASIA 亚太电池展作为全球领先的电池行业采购交易会，促进电池、储能行业贸易与技术交流，以及电池新技术、新材料、新设备推广应用。2019 第四届亚太电池展将于 2019 年 8 月 16 日 - 18 日盛大举行。 会议时间：2019 年 8 月 16 日 - 18 日 会议地点：广州琶洲 广交会展馆 A 区 飞纳电镜展位：4.1 F615 飞纳电镜手套箱版，即将扫描电镜直接放入锂电池实验手套箱内，从锂电池拆解、到制样、观察均在手套箱内进行，完全避免了与空气等接触，保留了样品的原始形貌。 飞纳电镜独特的设计满足手套箱中使用： 1. 内置 27 组减震单元以及耦合式光路结构双重防震设计，保证了电镜在手套箱震动环境中高效、稳定工作； 2. 长寿命 CeB6 单晶灯丝。无需频繁开关手套箱更换灯丝； 3. 体积小，电镜主机可放置于标准手套箱； 4. 独特的样品杯设计，样品台取放、调节简易。 颗粒统计分析测量系统 锂离子在正负极之间的移动受很多因素的影响，如正负极材料本身层状结构，颗粒大小，以及极片压实密度等。因此对于同种材料，压实密度越高，能量密度越高，但是压实密度过高会造成极片孔隙度较小，电解液难以浸润，从而使电池循环过程中内阻增加，性能衰减。 三元材料二次颗粒本身有很多空隙，当等径球堆积时，球体之间会有很多空隙，需要一些小粒径颗粒来填补空隙。因此合理的颗粒粒径分布范围，有利于控制极片压实密度。 飞纳电镜颗粒统计分析测量系统（ParticleMetric）可以快速、准确统计颗粒信息，辅助研究人员优化粒径分布。 飞纳电镜在锂电池领域的应用 飞纳台式扫描电镜（Phenom SEM）拥有高分辨、高亮度、长寿命发射源、主动式防震设计、简单操作系统、光学导航，得到锂电池行业认可，如 CATL、宁波杉杉新材料科技公司、宁德杉杉新材料科技公司等企业。 此外，飞纳电镜创新并设计的手套箱版扫描电镜为锂电池研究提供了新的解决方案，目前上海交通大学、哈尔滨工业大学已完成装机。未来，Phenom 持续关注锂电行业发展，为行业研究提供更高性能的设备。

p style=" text-align: center " strong 我国已发布40项燃料电池国家标准 /strong /p p style=" text-align: center " strong 有力推动了燃料电池汽车等产业发展 /strong /p p 　　截至目前，我国已经发布燃料电池国家标准40项，其中采标(采用国际标准)国家标准13项，我国自主制定国家标准27项(占总标准数量约67.5%)。这是9月23日，中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所研究员、全国燃料电池及液流电池标委会主任委员衣宝廉在北京举行的2015年燃料电池技术与标准化国际研讨会上透露的。 /p p 　　据悉，燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，将燃料和空气分别送进燃料电池，就能生产出电能。从外表上看，燃料电池有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上不能“储电”，而是一个“发电厂”。作为一种无污染、高效的发电方式，燃料电池应用领域广泛，既可用于军事、空间、发电厂领域，也可应用于电动车、移动设备及居民家庭领域，被认为是终极的发电方式。 /p p 　　2015年被业内人士认为是燃料电池的产业化元年，燃料电池汽车投放市场、燃料电池固定式发电进入商业化运营模式以及不断开拓燃料电池在便携式、微型领域的商业化发展道路，而标准规范成为其产业化发展路上至关重要的一环。目前，无论是日本、韩国等亚洲国家，还是美国、德国等欧美国家，都十分重视燃料电池，加大马力进军这一产业，尤其是积极抢占标准这一产业制高点。IEC(国际电工委员会)专门成立了IEC/TC105(国际电工委员会燃料电池标准化技术委员会)，负责燃料电池的国际标准制定，现任主席来自日本，秘书处设在德国。 /p p 　　我国早在2008年就成立了全国燃料电池标准化技术委员会，后在2012年更名为全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC342)，主要负责燃料电池和液流电池技术领域的标准化工作。“我国一直积极参与该领域的国际标准化工作，已有十几位专家加入IEC/TC105各个工作组参与相关工作。2012年提出的低温冷启动测试方法国际标准提案已被合并入《聚合物燃料电池单电池测试方法》国际标准中。去年，我国专家齐志刚博士成为了WG1(术语标准工作组)的召集人，实现了在此领域的新突破。”全国燃料电池及液流电池标准化技术委员会(SAC/TC 342)秘书长卢琛钰介绍说。 /p p 　　同时，我国的燃料电池标准体系建设也在不断完善。目前已经发布的40项国家标准中，形成了基础标准、FC模块、固定式FC发电系统、便携式FC发电系统、微型FC发电系统、驱动辅助动力用FC发电系统等组成的燃料电池标准体系框架。尤其值得一提的是，在燃料电池的产业应用中，燃料电池汽车正成为新能源汽车的宠儿之一。我国很早就对燃料电池汽车进行了探索，并在2008年北京奥运会、2010年上海世博会上推出了示范产品。截至目前，我国先后有200余辆燃料电池电动车示范运行，累计运行里程十余万公里，产品性能与国际水平接近，但成本、耐久性等方面亟待改善。 /p p 　　在我国已经发布的国家标准中，燃料电池汽车成为重要的组成部分，包括《燃料电池电动汽车燃料电池堆安全要求》《汽车用燃料电池发电系统 技术条件》《乘用车用燃料电池发电系统测试方法》等10余项标准都与其相关。“我国在车用燃料电池和燃料电池车方面已取得较好进展，今后将在耐久性与低成本燃料电池技术方面继续开展研究工作，促进燃料电池车示范与应用。燃料电池标准化工作已有良好开端，今后应加强国际合作，促进燃料电池技术与标准化工作向深入发展。”衣宝廉说。 /p

新能源汽车行业竞争迈入新阶段，市场呈现多元化趋势，产品不断升级与创新。在此竞争环境下，动力电池企业成为关键角色，致力于提高电池性能、安全性和降低成本，以满足市场需求。加强质量管控成为动力电池企业提升竞争力和行业可持续发展的关键举措。近日，蔡司正式发布《新能源汽车电池质量保证白皮书》，该报告通过趋势解读、技术解析和未来挑战等方面，解析了动力电池企业如何运用质量控制手段来实现技术创新和降本增效，并从"更高性能、更高安全、更优成本"三个角度出发，阐述了工业检测在动力电池研发和生产中扮演的重要角色。白皮书首先从电芯入手，分析多种检测维度，如何通过探索电池材料和结构，提高电池性能，推动新能源汽车电池基础研究取得更大突破。一、对新型电芯的探索，永无止境动力电池产品的高安全性、高能量密度、高倍率性能、经久耐用和更低成本，是决定其是否能取得市场成功的关键因素。竞争打法的全面升级，意味着在"性能"、"安全性"、"成本"这三 个方面的全面升级。电池企业都想在这些关键因素上表现优异，这就需要超过同行的质量控制手段。首先就要在研发环节，充分了解和控制电池相关材料的特性，选择良好的材料。材料从根本上决定着电池性能。通过改进材料提高电池性能、优化电池老化机制、应用新型材料、改变电芯结构是电芯研发的主要方向。例如，材料体系方面，采用新型材料体系（高镍正极、硅基负极、锂金属负极、固态电解质等），提高单体能量密度；或者研制出磷酸锰铁锂，探索钠离子电池的商业化应用，降低成本；或者加快固态电池的研发进程，使电池性能更高，更耐久。电芯形状方面，方形电池，尤其是LFP短刀兼顾性能、集成与制造，成为主流企业的优选方案之一；大圆柱电池也是热门方向，特斯拉和宝马均已提出具体的实施规划。快充技术方面，多家主机厂开始导入800V高电压平台，并联合电池企业推出2C~4C快充方案。材料的改性、新型材料的研制、电芯结构的设计，往往多策并举，促成电池的升级和创新。诸如，从2020年到现在，由特斯拉开局，国内电池企业共同推进的大圆柱电池拥有极其独特的杀手锏：1. 由于采用钢壳的圆柱外壳以及定向泄压技术，电芯本身的束缚力比较均匀，有效抑制膨胀，为电池包的整体安全提供第一层的有力保障。这也使大圆柱电池在材料上的探索更加大胆，当下高比能路线下的主流用材，高镍三元正极材料、硅基负极材料在大圆柱电池上的使用更为广泛。2. 全极耳设计，电池直接从正极/负极上的集流体引出电流，成倍增大电流传导面积，缩短电流传导距离，从而大幅降低电池内阻，提高充放电峰值功率。对于更低成本的锰铁锂电池体系，宁德时代的M3P电池将在第三季度搭载于特斯拉国产Model 3改款车型。网络不断有消息指出M3P电池就是LFMP磷酸锰铁锂电池。宁德时代则在调研中表示，准确说来，M3P不是磷酸锰铁锂，还包含其他金属元素——该公司将其称为"磷酸盐体系的三元"。容百科技在8月10日的全球化战略发布会上指出，其LFMP率先实现了73产品（锰铁比）大批量供货，并以此为基推进LFMP与三元的复合产品M6P以及下一代工艺产品。他们认为，到2030年，广义的三元材料和磷酸盐仍旧占据主体，三元里面的高镍材料、磷酸盐里面锰铁锂以及钠电都会迎来非常高速的增长。另一方面，行业也需要支持更高倍率的动力电池。这就需要电池企业在加强电池热管理的同时，还要从电池材料（尤其是负极材料的选择和微观结构的设计）、电极设计、电池形状等出发，降低内阻、加强散热，提高电池的倍率性能。目前已有多个企业推出快充电池方案。欣旺达在今年上海车展着重推出其闪充电池，在核心材料上部署了专有技术，自主设计闪充硅材料技术、高安全中镍正极和新型硅基体系电解液技术等关键技术，支持电动汽车10分钟可从20%充至80%SOC，让充电像加油一样快。二、工欲善其事，必先利其器在电池企业为大众剖析"高性能"、"高安全"、"低成本"电池新品之时，"自研"、"微观"、"纳米级包覆"、"掺杂"、"原位固态化技术"等关键词频频闪现，为主流电池材料进行改性之外，加速LFMP、固态电池等新类型电池的应用。以近年火热的LMFP为例，该类型电池原存在导电性能、倍率性能以及循环性能较差等问题，但随着碳包覆、纳米化、离子掺杂等改性技术的进步，其电化学性能得以改善。甚至，目前企业正在研究将LFMP或NCM组合使用，兼具低成本、高安全性及高能量密度的优势。蔚来使用的150kW半固态电池，由卫蓝新能源提供，采用了原位固态化技术。该技术是通过注液保持良好的电解质与电极材料的原子级接触，之后将液体电解质部分或全部转换为固体电解质，这样的好处是能够做到原子尺度的结合，而不是宏观的把电极材料和固态电解质压在一起。凡此种种，不一而足，充分展现出电池基础研发人的耐心值和创造力，犹如炉火纯青的雕刻家，对微观结构有着清晰的掌握，将每一个微小的纹路都打磨得精雕细琢。正所谓"工欲善其事，必先利其器"，更优秀的动力电池产品离不开更高效有力的检测工具。材料的微观结构表征是电芯研发的关键，目前多种材料表征方法被推出并得到广泛应用。在研发环节，工程师利用光学显微镜、X 射线显微镜、3D 检测来观察电极材料，检测电极缺陷并分析电池失效原理。还可观察材料的粒径尺寸、各种成分的配比及分布情况等，加深研发人员的认识和理解。这些都可以在提高研发效率的同时更好的改善电池性能，进而为材料、工艺的改进提供依据。三、电池材料的二维显微成像和表征光学显微镜利用光学原理对物体进行放大，最早成型于 17 世纪。光学显微镜的分辨率与可见光的波长（390~780nm）有关，其最大放大倍数可达 1000 多倍，实现微米级别分辨率，在生命科学、材料科学等领域被广泛应用。在动力电池研发中，光学显微镜可用来观察电极结构，检测电极缺陷并分析电池失效原理、观察锂枝晶的生长行为等，进而为材料、工艺的改进提供依据。不过，由于受制于可见光的波长，光学显微镜的放大倍数有限，无法实现对更微观结构的观测，而电子显微镜则很好的解决了这个问题。电子显微镜最早由英国物理学家卢卡斯于 1931 年发明，利用电子束代替光束，最大放大倍数可达 300 万倍，实现纳米级别分辨率。由于电子显微镜具备更高的分辨率，在电池研发中，搭配不同的探头，可以得到多维度的信息（成分、表征信息，粒度尺寸，配料占比等），实现对正负极材料、导电剂、粘结剂及隔膜等更微观结构的检测（观察材料的形貌、分布状态、粒径大小、存在的缺陷等）。常用的观察样品表面形貌的电子显微镜是扫描电子显微镜(SEM)。由于具备高分辨率，SEM 能清楚地反映和记录材料的表面形貌特征，因此成为表征材料形貌最为便捷的手段之一。配合氩离子抛光技术（又称 CP 截面抛光技术），SEM可以完成对样品内部结构微观特征的观察和分析。这也是目前最有效的制备锂电池材料极片解剖截面的制样方式。SEM还可以用来观测电池颗粒循环老化的情况。目前，经分析发现，颗粒碎裂表征成为学者改善正极材料性能的切入点。四、电池检测：从 2D 走向 3D传统的检测手段通常局限在 2D 平面，但 2D 图像会有局部偏差（比如，制备样品时刚好切到没有问题的部位），3D 图像可以更好的表征材料结构，使检测结果更为直观，有助于加深研发人员的认识和理解，提高研发效率的同时更好的改善电池性能。在不对电池进行拆解的情况下，通过 X 射线显微镜可以对电池内部特定区域进行高分辨率成像，实现样品的 3D 无损成像，分辨电极颗粒与孔隙、隔膜与空气等，可以大大简化流程，节省时间。高分辨率显微 CT 可以实现电池内部结构的三维可视化，解决因拆卸等原因造成的内部结构二次损伤等难题，清晰地展示出电池内部的真实情况。在此，X 射线显微镜技术得到应用。当前，CT 成像的精度进入亚微米阶段，可以对电池材料及孔隙进行分析检测。在 X 射线显微镜的基础上，蔡司推出了可以实现随时间（4D）变化的微观结构演化表征方法。利用空间分辨率可达 50nm、体素尺寸低至 16nm 的真正的纳米级三维 X 射线成像，可以获得更多信息，识别更微小的细节特征。目前，X 射线显微镜可达到最高 50nm 级别的分辨率，当需要研究更高分辨率的细节时，则需要用到新一代聚焦离子束（FIB）技术。FIB 利用高强度聚焦离子束（通常为镓离子）对材料进行纳米加工，配合扫描电镜（SEM），可同时实现对样品的加工和观察。目前，蔡司和赛默飞都推出了聚焦离子束显微镜。蔡司双束电镜 Crossbeam 系列结合了高分辨率场发射扫描电镜 (FESEM) 的出色成像和分析性能和 FIB 的优异加工能力，无论是用于多用户实验平台还是科研或工业实验室，利用 Crossbeam 系列模块化的平台设计理念，都可基于自身需求随时升级仪器系统（例如使用Laser+FIB 进行大规模材料加工）。在加工、成像或是实现三维重构分析时，Crossbeam 系列将大大提升 FIB 的应用效率。当需要分析各种成分的分布，需要模拟仿真，需要看到内部结构时，FIB 可以依托低电压成像，能扫描更多 3D 细节，可以做多种测试，令研发工作成效更高。五、电池的原位测试和多技术关联应用无论是光学显微镜，电子显微镜，还是 X 射线显微镜和工业 CT，不同的测试手段各具优势，适用于不同的场景。但一种检测手段常常无法完全表征材料属性。所以，行业将不同的测试设备协同应用，实现多手段的关联，则可以在测试中得到多维度的信息，使结果更为直观。早期，多手段关联的出发点，是以不同分辨率来观察被测对象的需求。例如，CT和X 射线显微镜可以无损探测，但分辨率相对较低，因此，初看材料时，就可以利用二者先观看形貌特征。扫描电镜具有更高分辨率，例如蔡司以扫描电镜为基础，推出 FIB-SEM 产品，可以实现高分辨率（3nm）的 3D 成像。如此，利用 CT→X 射线显微镜→ FIB-SEM，选定区域并逐级放大，就可以得到更为全面和精确的信息，同时可以实现快速定位，使检测更为高效。电子显微镜上设有多个拓展口，来添加不同的探头。但在电池研发中，配备的 SE、BSE 和 EDX 探测器，不足以完全表征材料的属性。尤其在样品尺寸大的情况下，不容易聚焦到同一特定颗粒。拉曼探头则可以帮助分析分子结构与组成，界面结构等。但一般情况下，拉曼电子显微镜是独立分开的。因此，如果能对同一被测对象使用BSE、EDS 和拉曼，拍摄三重图像的重叠信息，就能实现原位多角度分析。显微镜厂商在做如上努力。如德国 WITec、捷克 Tescan、蔡司等推出了 RISE 系统，可以实现拉曼成像与 SEM 等技术的联合应用，通过电池表面形貌（SEM）、元素分布（EDS）与电极材料分子组成信息（Raman 图谱）结合，实现材料的原位多角度分析，了解电池状态以及不同位置材料的形貌、元素和分子组成，进而评价电池性能。材料测试通常伴随制样过程，由于 FIB-SEM 需要对同一个样品进行多次制样测试来构建 3D 图像，采用常规制样方法需要消耗很长时间。为解决这个问题，蔡司提出了一组非常巧妙的联合方案。首先，可以用 Versa 大视野范围、无损情况下得到 3D 成像，发现可疑位置。然后，为了对可疑位置进行更深入的分析，需要剖切到指定位置。使用 Fs-laser 飞秒激光可以实现样品高速率切割（107μm3/sec），进行快速粗制样，迅速完成样品深处的分析，同时不影响 FIB-SEM的高性能和高分辨率。最后，再用 FIB 精细抛光，并拍照分析。通过 Versa、FIB-SEM 和 Fs-laser 的联合应用，实现对检测对象的快速定位和制样，使检测更为简单快捷，帮助研发人员提高工作效率。

越来越多的太阳能行业报告表明，太阳能电池组件污染所造成的经济损失和生产损失令人吃惊。什么是太阳能电池组件污染，它会造成哪些影响，可以采取什么措施来预防或减少这种污染？Kipp & Zonen 公司研发的灰尘监测系统DUSTIQ是如果解决这一难题的？ 什么是太阳能电池组件污染？ 太阳能电池组件污染是由空气中的污染物和颗粒物（如沙子、土壤、盐、鸟粪、花粉、雪、霜）以及不同类型的尘埃颗粒物（如二氧化硅、灰烬、钙和石灰石）沉降在光伏组件表面造成的。地面上小至 25 微米的微尘，通过风吹、农业活动、火山活动、交通运输以及附近人和动物的运动而移动。 中东和北非 (the MENA region) 是粉尘积聚发生率最高的地区，这一问题影响了全球的光伏工业园区，导致维护、维修的成本增加，并可能降低了能源产量。如果不加以控制，最初的光伏污染会导致能量的产能减少；特别是长期积累的污垢，如遇潮湿会导致微粒胶结，鉴于此情况下形成的硬质不透明层几乎不可能去除，最终会致使太阳能电池组件完全丧失产能。在较干燥的环境中（降水量通常需要超过 20 毫升才能影响组件表面的清洁），以及在倾斜角度较小的光伏组件配置中，空气污染和污染物积聚的严重程度会加剧。大部分电力于正午时（太阳在天空中处于最高点时）在光伏站内产生，日出和日落时的生产损失最大，虽然这些时刻仅占当天剩余时间的总产能的一小部分，但准确监测颗粒污染可以为维护计划提供信息，从而降低运行和维护成本 (O&M)，并充分发挥太阳能转换高效生产时间的潜能。光伏组件的性能还受到组件温度和辐照度变化的影响，致使最初的颗粒污染进一步恶化为软硬阴影问题。在多支路配置中，单个电池或隔离区内的软阴影可以通过公用逆变器在其他并联支路中引发电流不平衡。在单个支路上，光伏阵列隔离区上的硬阴影将降低支路电压，但与在单个支路上的软阴影一样，逆变器将检测并调节降低电压。然而，并联阵列中不同支路上的电压不匹配（即部分阴影），意味着连接到单个公共逆变器的不同并联支路将传送不同电压，致使调节最佳电压值以达到最大功率这一过程变得复杂且不可预测。 如何降低光伏污染的影响，同时提高产能 减少因光伏组件污染而导致的发电量，降低产量损失造成的不利影响， 重要因素是准确收集有关污染率(SR) 的数据，并与同类“洁净”组件的预期数据进行比较。详细而准确地监控污染率将通过显著减少“停机”时间来确定计划内和计划外维护的时间和成本效益。有效的数据记录和报告可使清洁污染的光伏组件的时间更有效，而非依赖固定的维护计划。这种固定维护计划可能会产生不必要的清洁成本或在纠正不可预测的环境事件的影响方面出现延误。优化电厂组件功能的关键在于正确的预防性、纠正性的维护策略。

铜锌锡硫硒太阳能电池（CZTSSe）是一种新型薄膜太阳能电池，因吸光系数高、弱光响应好、稳定性高、组成元素储量丰富、环境友好且价格低廉而颇具发展潜力，从而备受关注。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心孟庆波团队多年来在该类薄膜太阳能电池方面开展了系统研究，在高质量铜锌锡硫硒薄膜制备、界面调控、器件载流子动力学分析和电池效率提升等方面取得了系列研究成果。例如，基于二甲亚砜（DMSO）体系，发展了一种可以同时调控背界面和吸收层体相缺陷的Ge掺杂策略，所制备的CZTSSe电池认证效率为12.8%；在界面研究方面，引入有机电子传输层（PCBM）增强电荷抽取与传输，实现了12.9%的电池效率；在溶剂工程方面，发展了一种环境友好的水溶液体系，探索了小分子配体与金属离子相互作用对前驱膜、硒化膜晶体生长、薄膜微结构及器件性能的影响，获得了12.8%的电池认证效率。该团队已在CZTSSe电池材料及器件方面申请国家发明及实用新型专利13项。　　近日，该团队与南京邮电大学教授辛颢合作，从硒化动力学角度出发，通过调节腔室压强来改变半封闭石墨盒中的硒化反应速率，进而调节铜锌锡硫硒薄膜的相演变过程。增加腔室压强后，研究通过原位实时硒分压监测发现，在硒化早期，硒分压被抑制，从而降低了硒化升温阶段（200-400 ℃）中前驱膜与气态硒蒸汽的碰撞几率；同时，正压条件下硒化能够抑制元素的非均匀扩散。在以上两点共同影响下，相演变过程在相对更高的温度下开始（＞400 ℃），前驱膜表面经常出现的CuxSe、Cu2SnSe3等中间相被抑制，因此，实际相演变过程一步完成。由此获得的银替位CZTSSe（ACZTSSe）吸收层晶体质量高、内部孔洞少、表面缺陷浓度显著降低。所制备电池体相缺陷浓度降低了约一个数量级，电学性能也得到明显改善，并实现了全面积14.1%效率（认证全面积13.8%）的太阳能电池，是目前报道的最高效率。这一工作为进一步理解和调控铜锌锡硫硒相演变过程提供了动力学调控思路，并为其他类型多晶薄膜生长制备提供借鉴意义。　　相关研究成果以Control of the Phase Evolution of Kesterite by Tuning of the Selenium Partial Pressure for Solar Cells with 13.8% Certified Efficiency为题，发表在《自然-能源》（Nature Energy，DOI：10.1038/s41560-023-01251-6）上。研究工作得到国家自然科学基金的支持。图1.（a）铜锌锡硫硒的相演变路径示意图；（b）原位监测获得的不同腔压下反应过程中的硒分压曲线；（c）铜锌锡硫硒太阳能电池认证报告（国家光伏产业计量测试中心）。图2.（a）对比组吸收层的SEM正面和截面图像；（b）实验组吸收层的SEM正面和截面图像；（c）对比组吸收层的能带结构；（d）实验组吸收层的能带结构。

p 　　 strong 仪器信息网讯 /strong 2019年3月21日，“2019全国高性能电池新技术与新材料应用发展暨电池行业智能制造技术交流会”在南京召开。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_1734.jpg" alt=" IMG_1734.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/10a7f3da-9da2-4eba-9f62-6bb731f2d9aa.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 大会现场 /span /p p 　　会议由中国电池工业协会主办，中国科学院物理研究所协办，旨在贯彻落实《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》，满足新能源汽车等产业发展的需求，充分交流我国电池行业高性能电池研究领域新技术、新产品、新材料成果。杨裕生院士、吴锋院士领衔，及200余名相关生产企业、新能源汽车及其他电池应用企业、科研部门、大专院校专家代表出席本次会议。仪器信息网作为合作媒体全程报道。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_1694.jpg" alt=" IMG_1694.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/358b9501-b623-4bf3-af30-424479f18722.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 中国电池工业协会专职副理事长王敬忠主持大会开幕 /span /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_1730.jpg" alt=" IMG_1730.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/6efadeca-746c-405a-8dd6-5e646aeca62e.jpg" / span style=" color: rgb(0, 176, 240) " /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 中国电池工业协会理事长赵金生大会致词 /span /p p 　　在大会致词中，赵金生首先向与会人员表示热烈欢迎。十二五以来，我国电池工业整体保持了较快增长，产品结构进一步优化，技术创新步伐加快，锂离子电池在不断满足并加速普及数码产品、信息化电子产品的需求基础上，新能源汽车的快速发展，推动了动力电池的异军突起，我国已经成为全球最主要的锂离子电池生产国之一。接着表示，据对规模以上企业统计， 2018年，我国电池行业的主营业务达到6416.63亿元，比上年同比增长15.5亿元。我国新能源汽车产销量分别达到约127万辆和126万辆，同比分别增长59%和61%。此背景下便形成本次会议的主题：“在巩固现有新能源动力电池健康发展基础上，要瞄准世界高科技前沿，加速探索适宜我国国情市场预期的新型动力电池研发和制造”。最后，赵金生宣布大会开幕。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_1753_副本.jpg" alt=" IMG_1753_副本.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/ff26e6ba-a8c1-43cf-af60-c055fe8ee012.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 全国电池行业增选技术专家证书颁发仪式合影 /span /p p style=" text-align: center " 　　 i (部分增选专家还在赶往现场路上。增选专家名单：宋金保、温兆银、袁中直、周浩慎、杨续来、郑伟伟、刘建国、丁晓阳、陈人杰) /i /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_1765.jpg" alt=" IMG_1765.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/59fba53b-fac2-4320-ad67-52451c8b969a.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：杨裕生院士，解放军防化研究院研究员 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告题目：电池和材料的“高性能”——从理念到实践 /span /p p 　　杨裕生院士在报告中从五方面展开“高性能”电池的理念到实践。在定义方面，“电动汽车电池的高性能”主要是安全性高 寿命长、价格低 所需资源不受制于人 比能量、比功率满足所装汽车的要求。要避免将高比能连通过作为衡量电池性能的首要指标。安全性的重要性方面，安全第一是不同电动汽车的共同要求。不要片面追求高比能电池方面，举例中，三元电池相关的Tesla三元电池已经失火烧车十余辆。并从技术、发展路线、补贴政策、思想方法等角度分析了电动汽车频发燃烧的根本原因。磷酸铁锂电池方面，表示要振兴我国磷酸铁锂电池产业，并要发展以硬炭为负极的电容型磷酸铁锂电池。在结束语中，杨裕生院士指出我国电动汽车的合理发展路线，即以节能-减排为宗旨，不直接或间接消耗石化燃料，不增排二氧化碳，从太阳能、光伏等途径进行增程式电动车。最后指出难寄希望的两种“高性能”汽车动力电池：“全固态”锂离子电池和“后锂离子电池”的锂硫电池。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_1847_副本.jpg" alt=" IMG_1847_副本.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/4982adfd-e444-4597-98b4-1a479afdcb9c.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：温兆银，中国科学院上海硅酸盐所主任研究员 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：固体电解质二次电池进展 /span /p p 　　温兆银在报告中主要介绍了固体电解质二次电池的发展现状及最新进展。指出高性能固体电解质可以有效地解决二次电池的安全隐患问题，并可显著提高电池的比能量，完全抑制锂硫电池的穿梭问题，为实现锂电池的长续航、长寿命奠定基础。多种金属锂/固体电解质的界面技术有效地解决了金属锂的枝晶生长和在陶瓷电解质中的扩展。高质量的固体电解质是固态锂硫电池发展的保障，高阻抗界面是高性能固态锂硫电池的主要障碍。纳硫电池、纳镍电池是两种典型的固体电解质电池，国外已经实现规模化应用，我国正在快速发展中。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_1880.jpg" alt=" IMG_1880.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/e90be398-c11b-454f-b1a0-4068997a8528.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：黄学杰，中国电池工业协会副理事长、中科院物理研究所研究员 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：高容量合金负极材料的研究 /span /p p 　　锂离子电池应用空间不断拓展，高性能电池的发展依赖于正极/负极/隔膜/电解质等关键材料技术的进步。黄学杰首先分别介绍了锂离子电池典型负极材料的产品类别、比容量、发展方向，及优缺点。接着结合电镜、电化学等表征手段介绍了系列对锂电负极材料的研究，指出负极材料由硅炭负极向合金负极的演变。最后介绍了即将建设的中科院北京清洁能源材料测试诊断与研发平台将建设国内最大和世界先进水平的先进化学储能、物理储能、太阳能电池综合测试分析、LED综合测试分析及清洁能源用同步辐射光源线站等研究平台。其中的互联互通惰性气氛电池材料与器件综合分析测试平台主要功能包括电池材料综合物理、化学、电化学分析 国内外电池材料与器件对比分析 电池产品失效分析等。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_1976.jpg" alt=" IMG_1976.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/82ff045c-8b88-48a9-8dc6-2e2734a4d3a0.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：杨续来，合肥国轩电池股份有限公司研究院副院长 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：动力电池市场化选择中的若干技术问题 /span /p p 　　近来，新能源汽车市场管理进一步规范化，杨继来首先介绍了市场化过程中三个重要因素，即高安全(系统安全是底线)、低成本(成本是市场因素)、长寿命(技术组合的实力体现)。接着结合多种检测手段，讲解分析了厚电极与电池寿命即安全的关系、电极材料的物理包覆向电化学包覆的转变、锂枝晶生长抑制及电池一致性检测的方法。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_2004.jpg" alt=" IMG_2004.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/9d326f36-a8a3-4704-833d-1f9905b65717.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：王力臻，郑州轻工业大学教授 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：锂离子电池硅碳复合负极材料研究 /span /p p 　　王力臻首先介绍了硅、石墨作为负极材料分别存在的体积膨胀率大、比容量低等问题，针对这些问题，提出纳米化、薄膜化、复合化等解决方案。接着介绍了其团队制备的两种硅碳复合石墨混合负极，通过电镜、电化学、XRD、拉曼等表征手段的验证，表明其制备的炭包硅法可以有效缓解硅膨胀带来的问题，硅碳与石墨之间具有协同效应，提高了混合负极材料脱锂容量，但首次或前几次充放电循环的库伦效率仍较低。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_2044.jpg" alt=" IMG_2044.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/33883819-c9f2-4eb0-a5b5-0e94de2968a0.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：周豪慎，南京大学教授 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：开发下一代二次电池——锂空，锂硫和钠离子电池 /span /p p 　　实现二次电池更高能量密度的目标激励人们寻求新的储能体系。拥有超高理论能量密度，且材料成本低廉、环境友好的锂空气电池、锂硫电池、钠离子电池的出现，为实现这一目标打开了一扇新的大门，但同时这些新型的储能体系仍面临许多亟待解决的挑战。周豪慎在报告中首先介绍了MOF基隔膜抑制枝晶生长的机理，接着重点介绍与讨论了锂空、锂硫、钠离子电池的发展趋势和进展，及其机理研究和产业化问题。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_2055.jpg" alt=" IMG_2055.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/06d5ddb6-19b1-4d04-96c0-f2a6de548ff2.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：袁中直，亿纬锂能股份有限公司副总裁、首席技术官 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：锂原电池的技术现状与未来 /span /p p 　　2017年锂一次电池前十大出口企业中，亿纬锂能以4179.2万美元高居榜首。相比二次电池，一次电池具有高比能、长寿命(储存寿命)、宽温度范围等特点。袁中直手心爱你介绍了液态阴极锂电池与固态阴极锂电池的主要应用领域、当下国内外研究进展以及接下来技术发展趋势。接着介绍了锂原电池电压滞后的一系列解决方案，最后在讲到锂离子电池对原电池市场的冲击时，主要介绍了一种新型1.5V的USB可充锂离子电池的多项优越性。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_2099.jpg" alt=" IMG_2099.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/bed71f14-3595-4436-946d-08c74273e21f.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：俞会根，北京卫蓝新能源科技有限公司总经理 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：固态电池最新技术进展 /span /p p 　　俞会根首先从分类、原理角度介绍了固态锂电池相对液态锂电池高能量密度、更安全、低成本、长寿命等优势。并进一步从电池结构、能量密度、比功率、正负极材料、技术路线等方面介绍了两者的区别。表示，固态锂电池尚存在电解质层与电极层界面电阻较大、循环过程中电解质相与电极内颗粒接触变差、安全性与热失控行为机理不明等需要进一步解决的问题，但所有问题有可能在3年内找到解决方案，5年内实现小试，8年内实现大规模应用。接着主要介绍了固态锂电池在各领域及各国家的应用及标准化建设情况。最后介绍了全球固态锂电研发团队及企业的布局分布，并讲解了卫蓝新能源在此方面的多项背景技术、核心制造技术及技术发展路线，预计2021年后实现规模化电动汽车市场应用。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_2138.jpg" alt=" IMG_2138.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/157f2d48-dca2-487e-86d0-c48ad09a8565.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：解明，柔电(武汉)科技有限公司CEO /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：精准纳膜包覆/掺杂技术(PNCD)在高比能量锂电池中的应用 /span /p p 　　解明主要介绍了未来高比能量锂电池发展趋势及PNCD技术在电池正负极中的应用，具体包括高镍811& amp NCA、高电压单晶532& amp 622、高电压钴酸锂、负极石墨、全固态电池界面调控等。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_2145.jpg" alt=" IMG_2145.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/1ce2b27e-bc27-4a6f-b8b6-507295d5ac1b.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　报告专家：郑伟伟，欣旺达汽车动力电池有限公司总工程师 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：新形势下新能源乘用车对动力电池技术与测试的需求 /span /p p 　　2018年我国新能源乘用车销售100.8万量，同比增长88.5%。郑伟伟认为新形势下市场形式面临的主要变化表现为：补贴退坡、特斯拉进入(国产中高档新能源和燃油车都面临严峻考验)、充电普及、隐患难处。关于电池系统的技术需求，私人家用与运营出租车需求差异大。关于电池系统的测试需求，主要介绍了“三宗四横”评价体系，三纵指电芯、模组、BMS，四横指仿真虚拟验证、集成验证、系统验证、整车标定验证四大类试验类型。接着介绍了每种试验类型的验证项目、标准及具体要求。 /p p style=" text-align: center " img title=" IMG_2256.jpg" alt=" IMG_2256.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/7b33b910-b074-4a86-9f8a-68351d2fa313.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 报告专家：邵丹，广州能源研究院 /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　报告题目：动力电池关键材料检测技术 /span /p p 　　中国拥有最大的电动汽车保有量，锂电池产业也随之迎来高速发展机遇。追求高能量同时，也带来一系列安全隐患。全方位的测试评价动力电池及其关键材料的性能，开发安全可靠的动力电池，在新能源汽车的研发、生产过程中尤为重要。邵丹首先分别介绍了我国现行部分电池关键材料检测标准，包括正极材料31项、负极材料3项、电解液12项、隔膜7项、其他电池材料7项。接着介绍了动力电池关键材料的双向检测技术。即“自上而下实施检测”实现关键材料性能评价、整体解决方案，及“之下而上实施检测”实现精准定位储能产品材料问题。“自上而下”中材料理化性能检测主要包括基础性能(元素含量、微观形貌、晶型结构、粒度分布、比表面、孔径分布、硬度测试等)、电性能(充放电比容量、库伦效率、循环寿命等)、安全性能(阻燃特性、氧化还原特性、穿刺、拉伸、热性能等) 其他还包括材料匹配性能测试、极片理化性能检测、电池性能检测。提及部分检测技术包括原位XRD技术、电镜、核磁共振、试验机、热分析、粒度仪、比表面分析等。最后介绍了国家化学储能材料及产品质量监督检验中心(广东)整体概况。 /p p 　　 strong 接下来，还进行了十余位邀请专家报告，鉴于篇幅有限，余下嘉宾报告请点击链接： span id=" _baidu_bookmark_start_26" style=" line-height: 0px display: none " ? /span /strong a style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " href=" https://www.instrument.com.cn/news/20190324/482257.shtml" target=" _blank" span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong span id=" _baidu_bookmark_start_54" style=" line-height: 0px display: none " ? /span span id=" _baidu_bookmark_start_40" style=" line-height: 0px display: none " ? /span 【专家报告续】 /strong strong /strong strong /strong /span /a span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " 。 /span /p p style=" text-align: center " img title=" 展商.jpg" alt=" 展商.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/4a1a019f-a52d-45b6-bd4a-b738e2e47f23.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 部分展商 /span /p p style=" text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc/" target=" _blank" img title=" 620172.jpg" alt=" 620172.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201903/uepic/1eb7fb3e-0ab4-404f-84f8-9f2b72c57745.jpg" / /a /p p style=" text-align: center " strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 3月26日“锂离子电池检测技术与应用”网络在线研讨会，邀您在线参会 a style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/ldc/" target=" _blank" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 【免费线上参会报名链接】 /span /a /span /strong /p p & nbsp /p