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用硫磺革新能源存储 随着全球对高效、可持续且经济实惠的能源存储的需求不断飙升，传统的锂离子电池已不能满足需求。先锋公司 theion 将利用其创新的硫磺电池技术革新电池行业。通过利用硫磺的独特性质，theion 正在开发不仅能量密度高出三倍而且环保且经济可行的电池，成本仅为当前最先进的锂离子电池化学成分的三分之一。theion 的电池与传统的锂离子设计不同，它使用硫磺作为阴极的主要活性材料。与传统电池使用的钴、镍和锰不同，硫磺储量丰富且价格低廉，具有多种优势：• 高能量密度：硫磺的理论容量为 1672 mAh/g，远远超过 NMC 的理论容量 5 倍和 LFP 材料的理论容量 7 倍。这意味着相同重量的电池可以存储高达三倍的能量，非常适合电动飞机和汽车 (EV) 以及固定式储能。目标是达到高达 1000 Wh/kg 的重量能量密度。• 成本效益：硫磺是工业过程中产生的废料，比传统电池使用的材料便宜得多。theion 的技术显着降低了每千瓦时的成本，这对于可再生能源系统和电动汽车的广泛采用至关重要。
铝：电池技术的未来
由于世界正在从化石燃料转向可再生能源，电力变得越来越重要。铝离子电池 (AIB) 是电化学储能领域的有希望的竞争者。虽然锂离子电池 (LIB) 凭借其高能量密度和耐用性长期占据市场主导地位，但可持续性问题源于原材料提取和制造过程对环境的影响，性能相关的缺点包括使用寿命有限、热失控等安全隐患以及回收困难。由于地壳中铝离子 (Al³⁺) 的丰度较高且回收基础设施完善，AIB 以其卓越的可持续性和理论容量脱颖而出，这得益于三价铝离子 (Al³⁺) 的使用。尽管 AIB 在可持续性和理论容量方面具有优势，但其广泛的商业应用受到某些电化学限制的阻碍，例如难以实现具有竞争力的能量密度以及解决与三价铝离子有效循环相关的问题。本文深入探讨了 AIB 的优点，探索了它们超越 LIB 并成为未来领先电池技术的潜力。
用于先进锂离子电池的高容量 NiO/Ni 泡沫阳极的合成
锂离子电池由于其高能量密度、优异的循环寿命和实惠的价格，已被广泛应用于消费产品和电动汽车。 [1,2] 然而，尽管锂离子电池中使用传统的石墨负极在循环过程中具有出色的稳定性，但由于其固有的低理论容量（372 mAh g 1 ），其循环容量受到限制。 因此，最近的研究主要集中在开发锂离子电池的高容量电极上，以满足当前消费者的需求。 因此，已经提出了许多新型负极材料来实现更好的循环性能。 特别是，过渡金属氧化物（例如Ni，Co，Fe等）作为用于锂离子电池的高容量负极而受到了广泛的关注，[3] 其中NiO因其高的理论容量（718 mAh g 1 ）、可及性和价格实惠而受到特别的关注。然而，过渡金属氧化物仍有许多需要克服的限制，例如电子电导率低、初始库仑效率差、充电/放电过程中体积变化大，所有这些最终都会导致循环不稳定和能量密度损失。为了克服这些问题，可以使用多孔或纳米级过渡金属氧化物活性材料作为 LIB 阳极，以提供更大的表面积、充电/放电过程中的更低体积变化和更短的扩散路径。[4,5] 到目前为止，已经使用多种方法合成多孔纳米材料，包括气相沉积、[6] 脱合金、[7] 3D 打印、[8]
可再生能源农场应用的氢载体
能源农场以提高可调度性、电网稳定性和效率 比较电池和其他批量储氢方法在性能和成本方面的改进 探索在需要约 325 吨存储 H 2 的 10 兆瓦可再生能源微电网中的应用 探索在 90-100% 可用性下达到 70% 理论容量系数的潜力 以储氢量、工厂容量系数和工厂可用性为变量进行权衡研究 表征 H18-DBT 对的加氢/脱氢动力学并量化其对
锂离子电池用不同结晶度介孔 TiO2 纳米颗粒负极材料的机理研究
由于其储量丰富、生产成本低以及理论容量合理（372 mA hg 1），它被认为是最先进的 LIBs 负极材料。1,2然而，它存在严重的结构崩塌、循环过程中的剥落、与低工作电压相关的锂枝晶生长以及低温应用的限制。1,3 – 8由于 LIB 技术的快速发展，寻找新型负极材料迫在眉睫。在各种类型的负极材料中，氧化物基插层型负极因其高体积能量密度、增强的安全性和不错的功率密度而备受关注。 2,9 – 14 特别是钛基氧化物材料，例如 TiO 2 ，由于其成本低、毒性低、理论容量好、安全操作电位（1.7 V vs. Li/ Li + ）、锂嵌入过程中体积变化小（< 4％）和往返效率高，对锂离子电池很有吸引力。2,12,15 – 18 氧化物电极材料的电化学性质在很大程度上受原子排列的影响。已研究了用于 LIBs 的各种同质异形体的 TiO 2，包括锐钛矿 ( I 4 1 / amd )、19 – 21 金红石 ( P 4 2 / mnm )、19,22,23 TiO 2 -B ( C 2 / m )、24,25 板钛矿 ( Pbca )、26 斜方锰矿 ( Pbmn ) 27 和钙钛矿 ( I 4 / m )。28 在所有同质异形体中，锐钛矿 TiO 2 的研究最为广泛。2,11,29 此外
有机硫在锂硫电池中的研究进展及展望
锂硫电池 (LSB) 是后 LIBs 技术最有前途的候选者之一。[10–12] 在 LSB 中，通过硫和锂之间的多电子反应可实现 1675 mAh g −1 的理论容量。放电过程中会出现两个不同的电压平台。在较高的电压平台（约 2.3 V）下，S 的最稳定的同素异形体 S 8 的环状结构被破坏，形成长链多硫化锂；一开始是 Li 2 S 8 ，然后进一步还原为 Li 2 S 6 和 Li 2 S 4 。在较低的电压平台（约 2.1 V），长链多硫化锂进一步还原为 Li 2 S 2 和 Li 2 S。[13,14] 除了理论容量高之外，地球上 S 的储量丰富、价格低廉以及环境友好等特性使得 LSB 比 LIB 更便宜。然而，LSB 的工业化进程中仍存在一些障碍。[15,16] 首先，S 和放电产物 Li 2 S 本质上都是绝缘的（≈ 5 × 10 − 30 S cm − 1）。电极材料的低电导率会影响电池的电化学性能，尤其是在高电流密度下。其次，充放电过程中体积变化大会导致安全性和稳定性问题。由于 S 和 Li 2 S 的密度差异，当 S 转移到 Li 2 S 时，体积变化将高达 75%。最后，臭名昭著的穿梭效应会进一步导致性能下降。充放电过程中形成的多硫化锂可溶于电解液。这些中间体在正极和负极之间穿梭，并通过公式（1）和（2）所示的化学反应或电化学反应与电极材料发生反应，导致锂负极的消耗和“死”硫的形成，最终导致库仑效率和稳定性降低。
FEI 实验室——纳米结构材料合成与...
研究摘要：我的研究小组专注于纳米结构材料及其复合材料的设计、合成和工程，以应用于能量存储和转换、表面涂层、催化和水净化。其中，锂离子电池等能量存储和转换是我们研究的主要重点。锂离子电池 (LIB) 在便携式电子产品、电动汽车和智能电网中发挥着至关重要的作用。然而，阳极稳定性差、阴极理论容量低以及液态有机电解质引起的安全问题仍然限制了更轻、更小、更安全且使用寿命更长的 LIB 的进一步发展。我的研究目标是通过开发用于电极和电解质的新型功能纳米材料以及新的电极制造方法来应对这些挑战，从而为更轻、更小、更安全且使用寿命更长的 LIB 做出贡献。
![b'锂离子电池是便携式电子设备、电动和混合电动交通工具以及电网储能系统等各个领域使用最广泛的电源。 [1] 锂离子电池的优点包括其高能量密度（100\xe2\x80\x93200 Whkg 1）、低自放电率和 20\xe2\x80\x9365 \xc2\xb0 C 的工作温度范围。随着对消费电子产品的需求不断增长以及向电动汽车和可再生能源存储的转变，对锂离子电池的需求急剧增加。因此，锂离子电池被视为关键技术。然而，它们也面临着未来的挑战，例如降低生产和整体设备成本、回收和处理废旧电池的需要以及开发新的环保材料。 [2,3] 锂离子电池最重要的、实际上最先进的阳极材料是石墨，其理论容量为 372 mAhg 1 ，对应于饱和锂成分 LiC 6 。纯石墨的容量](/simg/g:\will\search\icon\source\0\0438fc86a6e80f43d8494dae59b904c4e99bbc31.webp)
b'锂离子电池是便携式电子设备、电动和混合电动交通工具以及电网储能系统等各个领域使用最广泛的电源。 [1] 锂离子电池的优点包括其高能量密度（100\xe2\x80\x93200 Whkg 1）、低自放电率和 20\xe2\x80\x9365 \xc2\xb0 C 的工作温度范围。随着对消费电子产品的需求不断增长以及向电动汽车和可再生能源存储的转变，对锂离子电池的需求急剧增加。因此，锂离子电池被视为关键技术。然而，它们也面临着未来的挑战，例如降低生产和整体设备成本、回收和处理废旧电池的需要以及开发新的环保材料。 [2,3] 锂离子电池最重要的、实际上最先进的阳极材料是石墨，其理论容量为 372 mAhg 1 ，对应于饱和锂成分 LiC 6 。纯石墨的容量
b'锂离子电池是便携式电子设备、电动和混合电动交通工具以及电网储能系统等各个领域使用最广泛的电源。 [1] 锂离子电池的优点包括其高能量密度（100\xe2\x80\x93200 Whkg 1）、低自放电率和 20\xe2\x80\x9365 \xc2\xb0 C 的工作温度范围。随着对消费电子产品的需求不断增长以及向电动汽车和可再生能源存储的转变，对锂离子电池的需求急剧增加。因此，锂离子电池被视为关键技术。然而，它们也面临着未来的挑战，例如降低生产和整体设备成本、回收和处理废旧电池的需要以及开发新的环保材料。 [2,3] 锂离子电池最重要的、实际上最先进的阳极材料是石墨，其理论容量为 372 mAhg 1 ，对应于饱和锂成分 LiC 6 。纯石墨的容量
高体积膨胀锂离子电池机械完整性的原位研究
第四族元素及其氧化物，如硅、锗、锡和二氧化硅，具有比商用石墨阳极高得多的理论容量。然而，这些材料在循环过程中体积变化很大，导致严重的结构退化和容量衰减。Al 2 O 3 涂层被认为是提高高容量阳极材料机械稳定性的一种方法。为了直接了解 Al 2 O 3 涂层的效果，我们使用原位聚焦离子束扫描电子显微镜 (FIB-SEM) 监测了循环过程中涂层/未涂层 Sn 颗粒的形貌变化。结果表明，Al 2 O 3 涂层提供局部保护并减少体积膨胀早期裂纹的形成。3nm Al 2 O 3 涂层比 10nm 和 30nm 涂层提供更好的保护。尽管如此，由于体积膨胀较大，Al 2 O 3 涂层无法防止循环后期的粉碎。
绿色化学
与 LIBs、镍氢和锂离子电池相关的其他材料（如钴、钒、锂、石墨、镧、铈、镨和钕）属于欧盟列出的关键原材料 (CRM) 类别（欧盟委员会，2020 年）。它们不含铅或镉等对环境有害的重金属。然而，LIBs 含有几种对环境有危害的成分，不符合可持续性和绿色化学原则的标准。在这方面，人们不断寻找具有高容量和能量密度的新型活性电极材料。石墨 (Gr) 因其高库仑效率和良好的循环稳定性而被广泛用作商业 LIBs 中的负极材料。 5 然而，由于 Gr 的理论容量低至 372 mA hg − 1 且倍率性能较差，因此无法满足提供高能量（存储）容量和高功率密度的高性能 LIB 的迫切需求。6,7 此外，Gr 也是欧盟 (EU) 列为 CRM 的主要原材料。7