最近,将高熵引入各种用于不同应用的材料引起了研究人员的兴趣越来越大,并促进了一系列单相多层(等极)材料的快速发展。[1-4]在无序的多组分系统中,大型构型熵被认为可以稳定晶体结构,从而传递高渗透效果(HE)效应,即,熵驱动的施加效果以及相关的“鸡尾酒”效应由阳离子混合以及化学和结构多样性产生。[1,4,5] Within the past few years, a large number of high-entropy materials (HEMs), represented first by high-entropy alloys (HEAs) [1,5–8] and later by high- entropy oxides (HEOs), [3,9–13] have been utilized in a broad range of applications, including environmental protection, elec- trochemical energy storage, and thermo- electric and catalytic applications.在电池材料中,最近的几份报告表明,高熵的引入可以大大改善循环性能,例如,在HEO和高渗透氧气中(HEOFS)。[9,10,14–24] In a previous study by our group, rock-salt (Co 0.2 Cu 0.2 Mg 0.2 Ni 0.2 Zn 0.2 )O was proposed as a promising anode material for lithium-ion batteries (LIBs), with a unique entropy- stabilized Li-storage mechanism, guaranteeing the reversible conversion reaction and leading to improved cycling stability and Coulombic efficiency.[25,26]另一个针对电化学应用的限制是,据报道,HEO在电化学循环期间会经历不利的相位,这可以使其成为[9]此外,HU和同事在层状O3型HEO上报道了钠离子电池(SIBS)的互嵌型阴极[10],表现出良好的长期可环性和速率性能,并促进宿主矩阵的熵稳定。然而,高注册材料的缺点是它们的制备通常涉及具有高能量成本的程序,例如(高能量)球磨碎或高温处理(> 900°C),并且可以容易容易出现相位分离(例如,对于多物质纳米属粒子)。
锂均匀地镀镀 - 没有柏林木木,2024年5月16日 - 总部位于柏林的电池公司Theion宣布了电池技术的破坏性创新,其突破性阳极化学。使用锂金属作为阳极的电池最大的挑战之一是在快速充电和放电过程中形成树突,最终造成了安全风险。根据其对锂硫电池的研究,Theion开发了一种带有特殊涂料的轻质聚合物宿主,以取代最先进的阳极化学物质,例如石墨,富含硅石墨或锂金属箔,并成功地达到了2,000多个充电和排放周期。这已经由德国领先的独立研究所验证,在该研究所中,阳极在对称细胞构型中表现出稳定的循环性能。解锁耐用,轻巧和能量密集阳极的挑战是锂硫电池的关键推动力之一,为当今传统的锂离子电池的能量密度提供了三倍,仅需三分之一的成本,而所需的能量需要大大减少产生的能量。“我们的新阳极设计是一个重要的里程碑,” Theion首席执行官Ulrich Ehmes博士说。 “随着我们的宿主阳极化学对数千个周期进行了优化和测试,我们解决了锂金属阳极的树突和快速充电问题。这是我们高性能锂硫细胞的关键组成部分。最终,是16的能量密度与一个电子的能量密度将旋转电动汽车上的车轮,或者将风扇或道具旋转在电动飞机上。”“我们在轻质和快速充电的电池化学上的突破使锂硫硫电池非常适合航空中的电动电池,例如evtols和传统的支撑驱动飞机” Theion的联合创始人Marek Slavik说:“ Sulfur和现有的LFP,NMC或其他基于Sule issep issep asep ate asep ate as and sul iS acte as of sul iS acter as and sul aster as and sul as and sul as and sul aster as and sul as and sul as and sul aster asep areos action acter ash of aster acter ash od ash ro.与插入类型的LFP阴极相比,能够释放16个电子,该插入型LFP阴极只能释放一个电子
具有橄榄石结构的磷酸铁锂 (LiFePO 4 或 LFP) 因其环保、高循环性能和安全性而被视为最有前途的锂离子电池正极材料之一 (Wang and Sun, 2015)。与其他锂电池正极相比,LiFePO 4 具有多种优势,例如长寿命、高功率、高安全性和低容量衰减 (Armand and Tarascon, 2008, Ghadbeigi et al., 2015, Dunn et al., 2011)。基于 LFP 的电池已迅速占领市场的各个领域,其未来发展前景仍然光明。尽管它们不是汽车用途的首选,但亚洲市场正在重新评估它们,以降低最终产品的价格并抑制钴的整体使用量 (Gucciardi et al., 2021)。对于此应用,进一步提高电池的性能、降低电池成本,同时认真处理电池生产和处置过程中可能出现的所有环境问题都是适当的。为此,必须开发新的材料合成生产方法和新的电极制造配方 (Liu et al., 2021)。为了实现这些结果,有必要设计具有成本效益且质量可控的材料和电极制造工艺 (Valvo et al., 2017)。过去,在我们的实验室中,使用创新方法合成了性能良好的 LFP,其主要优势在于 LFP 不需要在受控气氛的烤箱中生产,因为可以在空气中获得它 (Prosini et al., 2016)。同时,开始了一项研究活动,以生产含有非氟化水分散性聚合物作为电极粘合剂的电极 (Prosini et al., 2015)。由于该聚合物可分散于水中,因此使用它们可以取代锂离子电池技术中通常用作电极制备溶剂的 N-甲基吡咯烷酮 (NMP),而用水代替。这样不仅可以降低电极的危险性,还可以降低生产成本。事实上,据计算,对整个阴极生产而言,47% 的总工艺能量消耗在电极的干燥过程中,用于 NMP 蒸发和回收 (Wood 等人,2018)。从这两个实验室规模开发的工艺出发,本文我们描述了一个中试工厂的设计,该工厂能够生产公斤级的 LFP 和制备 26 cm2 大小的水基电极。虽然这些工艺的规模与工业规模的工艺无法相比,但同时它们也比实验室规模的工艺要大得多。
追求高安全性和高能密度固态电池已成为能源研究的重要点,从而影响了学术界和工业。但是,由于固体电解质(SSE)和电极之间的界面不稳定性,固态电池的实践实现遇到了挑战。一种有希望的解决方案在于基于卤素化学的新SSE家族,以其令人印象深刻的特征而闻名,例如高离子电导率和高压稳定性[1,2]。值得注意的是,利用氯化物SSE的固态细胞具有特殊的循环性能[3,4]。此外,基于LACL 3的电解质的最新工作表明,该氯化物SSE将具有与锂金属阳极的良好兼容性[5]。最近,一类固体电解质(称为氧化氯化物固体电解质)与氯化物相似。然而,基于氯化物的基于氯化物和氧气的细胞仍需要高堆栈压力,通常从几到数百兆帕群,以维持与电极的密切接触。这构成了一个显着的挑战,因为电池组对细胞堆栈压力施加了严格的上限,并且达到理想的压力(低于0.1 MPa)对于固态电池电池的成功设计至关重要[6]。最近,HU和同事在自然能源中提出了一种突破性的解决方案[7]。他们引入了一种创新方法,涉及发现粘弹性无机玻璃(Viglas)氧化氯化物电解质。1 a)。1 B,C)。1 B,C)。通过巧妙地取代氧原子在锂和四氯铝钠内的氯原子(liaLcl 4和NaAlcl 4)中,它们通常将通常易碎的熔融盐转移到粘弹性玻璃类似物中,特异性地,lialcl 2.5 o 0.75 o 0.75(laco)和naalcl 2.5 o.55(naalcl 2.5 o)。这些对应物显示出令人印象深刻的变形水平,类似于有机聚合物电解质,即使在室温下也可以弯曲并折叠[7](如图这是一个重要的里程碑,因为它将有机聚合物电解质的理想特征与调用无机电解质的强度合并。这些强度包括对高压(最多4.3 V)和高离子电导率(超过1 ms/cm)的抗性,如图这些属性有效地应对电极和电解质之间界面上的机械和化学稳定性相关的挑战。结果,功能齐全的LI/LLZTO/LACO75-NCM622和Na/nasicon/
enough 及其同事 [2] 发现 LiCoO 2 正极可以在 3–4.3 V 相对于 Li + /Li 0 的范围内提取大量的 Li +。1982 年,Yazami 和 Touzain 报道了以石墨为固体电解质时 Li + 离子的电化学活性,这成为了商业化锂离子电池 (LIB) 的重要基础。 [3] 1985 年,Yoshino 发明了一种由 LiCoO 2 正极和碳质负极组成的新电池,它显示出合理的可逆容量和显著增强的循环性能。 [4] 随后,索尼于 1991 年将 LIB 商业化;与镍镉和镍氢电池相比,它们表现出更高的质量能量密度和体积能量密度。 [5] 由于其高可逆容量和可观的日历寿命,LIB 已广泛应用于消费产品(如相机和笔记本电脑)和纯/混合动力 (H) 电动汽车 (EV)。根据组成 LIB 的元素价格表,钴(15.54 美元)比镍、锰和铝贵,后三种元素的价格分别为 5.90 美元、1.06 美元和 0.77 美元 LB −1(2020 年 2 月 6 日的实时价格,http://www.infomine. com/investment/metal-prices/)。这促使人们寻找低成本、高容量的替代正极材料,以推广采用 LIB 作为电源的 EV/HEV(图 1 a)。[6] 用层状结构中的其他元素取代钴可能会获得优异的电池性能。例如,富镍的 Li[Ni1−x−yCoxMny]O2 具有高容量(200–250mAhg−1)和高电压操作(≈3.8V vs Li0/Li+)以及更好的化学稳定性,由于 Ni3+/4+(eg)氧化还原能与 Co3+/4+(t2g)和 Mn3+/4+(t2g)带上方的 O2−2p 带顶部没有明显的重叠,所以氧损失更少。 [7,8] 然而,由于 Li+ 和 Ni 2+ 的离子半径相似(0.76 Å),合成化学计量的 LiNiO 2 很困难,即在合成过程中,Ni 2+ 很容易占据锂板中的 3b 锂位并形成[Li 1-xNix]3a[Ni1-x]3b[O2]6c。锂层中的 Ni 2+ 不仅阻碍了 Li+ 的顺利扩散,而且导致不可逆容量和较差的循环寿命。[9] 通常,LiNiO 2 在深度脱锂后表现出从第一个六方到单斜(H1 到 M),单斜到第二个六方(M 到 H2),最后从第二个六方到第三个六方(H2 到 H3)相的渐进相变,[10] 这限制了 LiNiO 2 的制备。
© 高等教育出版社 2023 当今世界正面临许多危机,包括气候变化、环境污染、资源稀缺和资源消耗猖獗。为了解决这些问题,有必要寻求低碳、环保和成本效益高的解决方案。解决这些挑战的一个有希望的途径是使用生物质基材料,这种材料具有许多独特的优势,包括可再生性、可生物降解性和丰富性。先进的生物质材料已经在各种应用中尝试用于解决全球问题,例如能源危机、环境污染和资源短缺。在本期特刊中,我们的目标是提高研究人员对生物质基材料领域的关注和兴趣,并促进先进生物质材料科学和技术的发展。这些先进的生物质基材料是传统石化材料的可持续替代品。通过促进对先进生物质基材料的研究,本期特刊旨在推进跨学科研究的前沿,并为更可持续的未来铺平道路。本期特刊有助于我们了解基于纤维素、木质素和其他生物质的先进功能材料。为了更好地说明针对性,将出版两期(第17卷第7期和第8期)。研究论文展示了这些材料的合成、改性、性能、功能以及在能源、环境和其他新兴领域的潜在应用,强调了它们在应对紧迫的全球挑战中的重要性。综述探讨了纤维素在低介电常数绝缘纸和锂离子电池中的作用,以及离子液体在生物质基材料合成和应用中的潜在优势。在能源存储和转换领域,先进的生物质材料在解决材料和设备层面的挑战方面发挥了关键作用。纤维素基聚合物电解质复合材料是一种能很好地保持形状的材料。当与纳米碳材料结合时,它们表现出良好的封装性能和更高的热能存储能力。通过烷基链桥接将酚羟基引入木质素磺酸盐(LS),再将改性后的LS掺杂到PEDOT中,可以增强PEDOT的电子传输能力。采用磷酸盐辅助水热法制备的木质素多孔碳可作为超级电容器电极,具有较高的比电容和良好的循环性能。采用一步“浸渍聚合”法制备了聚吡咯(PPy)与纤维素纳米纤维(CNF)的复合薄膜电极,纤维素微纤维和纳米纤维在锂离子电池中的应用,综述了纤维素微纤维和纳米纤维在高能量密度电池中的应用,并介绍了用于高能量密度电池的高质量负载纸电极的新发展趋势和最新进展与方法。
显示出更高的比容量和更低的ICE。4,5 例如,HC中石墨烯层的无序取向会导致严重的副反应,从而导致初始循环中额外的锂损失约 30%(ICE,约 60%)。硅基负极具有 1500 – 4200 mAh g −1 的理论比容量,是下一代电池最有希望的候选材料之一。尽管如此,硅基负极相对较低的 ICE(60% – 85%)和固体电解质中间相 (SEI) 膜的持续重建也严重阻碍了它们的实际应用。6 因此,当这些负极材料与具有有限 Li + 的正极材料(例如 LiCoO 2 和 LiFePO 4 )结合时,由于不良的副反应(例如电解质分解),全电池的容量在长时间循环过程中会出现高不可逆活性锂损失,从而导致容量衰减和结构退化。因此,在循环前用化学或电化学方法向负极和正极中引入额外的锂源(即预锂化)是一种恢复全电池能量密度的有效策略。7此外,具有相对大容量的无锂正极(如硫)也可用于组装高能电池。此外,许多方法不仅可以补偿初始的不可逆容量损失(ICL),还可以恢复循环过程中的活性锂损失,提高后续循环中的电池稳定性。此外,最近发现通过预锂化可以形成坚固的SEI,从而提高硅基负极的倍率和循环性能。8目前,已经报道了各种预锂化方法(例如预锂化添加剂、直接接触法、含锂复合溶液和电化学循环)。虽然这些策略都可以实现电池中的锂补偿,但它们在实际应用中的普适性和可行性差异很大,这对大规模应用提出了巨大挑战。因此,需要进行实用评估以加速实现有效的预锂化。本文,我们根据商业电池制造过程中的不同步骤系统地总结了各种预锂化策略的发展,这些步骤大致可分为以下几步:(1)活性材料合成,(2)浆料混合过程,(3)电极预处理和(4)电池制造(图1)。此外,将从准确性、经济性、便利性、均匀性、预锂化能力和大规模生产过程中的安全性等各个方面评估这些预锂化策略的优势和挑战。本综述旨在深入了解预锂化策略未来在商业和实际应用方面的发展。同时,本综述还介绍了预锂化策略在商业和实际应用方面的发展情况。
有机氧化还原活性化合物由于其分子可调性而引起了最近对能量储能的研究的关注,从而促进了它们的应用特异性c优化。1 - 4在有机氧化还原活性材料的缔合中,共轭大环具有特别的功能性吸引力,结合了由其旷日持久的架构和出色的可重复性来实现的强大氧化还原特性,只能与离散的分子系统实现。5 - 7 [2.2.2.2] Paracyclane-1,9,17,25-苯乙烯(PCT,方案1,顶部)是一种特殊的共轭宏环,它占了这种有机的氧化还原活性材料,8依赖于其可预测的合成和反击 - Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-Ible-ible二 - 电源。可逆性降低PCT是通过隐藏的抗虫性的;在中性状态下,局部芳族苯基单元掩盖了4 N(24)p电子的形式大环共轭系统的反剖复,该系统可驱动具有4 N + 2(26)p电子的全球芳族dianion态的出色稳定性。9类似的芳香性切换在其他报告的有机电池电极材料中也起着作用。10 - 13对于PCT,可逆的两电子电化学还原与锂和钠离子的孔隙率相结合,分别在〜14 - 17%和〜4 - 5%V/V的情况下确定(取决于相位),将其作为电池电极材料启用。17,18然而,这些SQTI-RS中的烷基Sidechain存在赋予出色的溶解度,这显着阻碍了它们作为电池电极材料的循环时的物理稳定性。然而,在通用电池电解质中,PCT不能超过dianion状态,该状态限制了其特异性容量,同时,如果不适当选择导电剂和Binder,则Dianion态的增加溶解度会阻碍其循环性能。In order to raise speci c capacity and, drawing inspiration from the uniquely stable redox properties of aromatic cyclic anhydrides and their imide derivatives, such as naphthalenediimide, 14,15 our focus has shi ed towards the development of squarephaneic tetraanhydride (SqTA) and its tetraimide derivatives (SqTI, Scheme 1), 16 which builds on the多孔PCT子结构在本地和全球芳香状态之间的不同之间切换。Our development of SqTA opened up its conversion to a number of alkyl- N -substituted squarephaneic tet- raimides (SqTI-Rs), 16 which featured reversible access to the four-electron reduced state, owing to global aromaticity of the dianion and presumed global Baird aromaticity of the triplet tetraanion.因此,在储能中应用四电子可降低SQTI单元的分子设计中发展的策略需要集中于最小化的溶解度。通常,可以通过增强互联体相互作用(例如P - P相互作用)来降低复合溶解度,或通过省略侧技术来最大程度地减少有利的溶剂相互作用。26然而,如果通过连接扩展增加每个氧化还原活性单位的分子量,则可以降低特定的C容量。Conjugation extension of SqTI to increase p – p interactions may be achieved through its conversion into derivatives suitable for subsequent cross-coupling functionalisation, 19 or by its potential incorporation into covalent-organic frameworks 20 – 24 where its D 4 symmetry may be exploited to template reticular framework synthesis 25 by lattice propagation at the four anhydride positions of SqTA.
这个空间,SPA规划和建筑杂志的这个问题包括六篇文章,旨在深入了解多样化的研究主题,旨在深入研究绿色基础设施对印度可持续城市化的影响,在印度的背景下为学校建造环境开发设计质量指标,探索sikh宗教的哲学,信念和习惯,以评估sikh宗教的哲学和实践,以评估sikh宗教的范围,研究范围的范围,研究范围的范围,研究范围的范围,研究范围的范围,研究范围的范围。从可持续设计转变为再生设计,并绘制印度农村地区的重要性和住房偏好的作用。“保护城市景观:用于气候适应和缓解的创新环境实践”对现有文献进行了广泛的审查,以确定气候变化适应,灾害风险管理,城市绿色空间规划和生态系统服务增强的最佳实践。本文概述了可持续实践如何促进生物多样性,减轻气候影响和风险,增强灾难弹性和增强生态系统服务,并特别关注面临快速城市化的印度城市。将来应考虑适应性解决方案的矩阵,以促进印度城市规划师,建筑师和利益相关者促进可持续和健康的城市环境。“在印度评估学校建造环境的设计质量指标”旨在确定基于相关的建筑标准,代码,建筑环境评估方法和全球最佳实践的关键指标,以评估设计质量。最后,提出了两个再生设计的案例研究。此外,这些主要指标使用三级Delphi,验证性因素分析和涉及印度建筑专业人士的分析层次结构过程来阐明学校建造的环境。“锡克教对环境行动的宗教哲学,信仰和实践的融合”探讨了宗教在提出旨在保护和再生环境行动的意识中的作用。本文在环境的尊重,欣赏和意义的背景下分析了圣经Sri Guru Granth Sahib(锡克教宗教)中的经文。定性研究提出了一种战略环境行动模型,以使个人,社区和机构计划对环境保护进行调整。“指标框架评估施工和拆除中废物中的循环性”,该研究旨在解决在建设和拆除浪费(CDW)部门创建循环评估指数方面的挑战。通过定义影响循环性能和测量的重要方面和要素,构建了评估CDW部门有效性的测量框架以及指标。它为那些创建工具的人提供了方向,并决定如何理解有关建筑环境文献中循环指数背后的推理。在评估建筑物中的循环经济(CE)时,选择建筑材料,设计概念,建筑技术,运营效率和寿命管理的最终因素都是重要的因素。共有22项措施,分为八个标准评估类别。“Evolving sustainable built environment: a paradigm shift to regenerative design” compares well-known building environmental assessment methods: CASBEE, LEED, BREEAM and GRIHA, and the existing sustainability assessment methods: iiSBE's Sustainable Building Tool (SB Tool), German Sustainable Building Council's Certificate Program (DGNB), Living Building Challenge (LBC) and ARUP's Sustainable Project Assessment Routine SPeAR®.此外,审查了生态可持续性和再生支持工具的知名理论。“使用多项式逻辑回归映射印度农村地区住房偏好的材料模式”,研究深入研究了Kacchā-Pakkā(原始/不耐用/临时)和Pakkā(烹饪/耐用/持久/永久)的二元,然后将农村境合的转换从传统(Kacchā)构建为“现代”(pakk之(pakk))(pakk之(pakk)(Pakkā)(Pakkā)(Pakkā)(Pakkā)(pakk之(pakkā)。使用来自不同野外工作地点的数据 - Poonch(Jammu&Kashmir),Birbhum(West Bengal)和Barmer(Rajasthan) - 这项研究采用了多项式逻辑回归分析来检查人们的社会文化和经济状况之间的关系以及房屋的实质性。