新能源材料

來自水分蒸發(fā)的可再生能源前景可觀 功率密度能達(dá)風(fēng)電3倍

近日，據(jù)英國(guó)《自然·通訊》雜志在線發(fā)表的最新能源研究報(bào)告稱，天然水分蒸發(fā)代表了另一種前景可觀的可再生能源來源。美國(guó)科學(xué)家對(duì)天然水分蒸發(fā)過程中可采集的能量進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)該過程可產(chǎn)生的功率密度是風(fēng)電的3倍，這將為可再生能源面臨的間歇性問題提供解決方案。蒸發(fā)主要受制于水面所接受的太陽輻射能量。對(duì)地球來說，其表面吸收的近一半太陽能會(huì)驅(qū)動(dòng)水分蒸發(fā)，而該過程又會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)、水資源和天氣氣候。在最新研究中，科學(xué)家們已經(jīng)展示了將蒸發(fā)能量轉(zhuǎn)化為功的能力，但是人們對(duì)這種資源尚有疑惑，主要是對(duì)其可用性、可靠性和潛力仍知之不多。美國(guó)哥倫比亞大學(xué)科學(xué)家厄齊古爾·沙辛及其同事，此次開發(fā)了一種模型來演示水分蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)型引擎如何影響蒸發(fā)率，并且預(yù)測(cè)了這些能量采集器如何以最佳方式在自然環(huán)境中運(yùn)行。根據(jù)他們的估計(jì)，美國(guó)目前面積大于0.1km2的湖泊和水庫（不包括5大湖）水分蒸發(fā)的功率或可達(dá)325GW，占2015年美國(guó)電能發(fā)電功率的69%以上。這些發(fā)現(xiàn)表明，這一自然能源的功率密度堪比風(fēng)電和太陽能，而且它受氣候條件變化的影響較小。水分蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)型引擎和能量采集器方面的技術(shù)，可以使蒸發(fā)造成的水流失減少近一半，因此，在經(jīng)常出現(xiàn)水資源緊張和水短缺的地區(qū)，這類能源采集系統(tǒng)可能較受青睞。研究團(tuán)隊(duì)表示，上述發(fā)現(xiàn)可以推動(dòng)水蒸發(fā)能量轉(zhuǎn)化材料與裝置的改進(jìn)，未來將為可再生能源面臨的間歇性問題，提供一種良好的解決方案。（科技日?qǐng)?bào)）

韓國(guó)團(tuán)隊(duì)用核桃香料作出鈣鈦礦太陽能電池

韓國(guó)浦項(xiàng)工科大學(xué)化學(xué)工學(xué)科的金泰浩教授和集成課程的李俊宇團(tuán)隊(duì)使用以核桃香料為原料的食品添加劑，制造出了一種環(huán)保且高效的傳導(dǎo)物質(zhì)，可以用于制作鈣鈦礦太陽能電池。該成果已經(jīng)被刊載在化學(xué)界權(quán)威期刊《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》的在線版上。據(jù)悉，鈣鈦礦這種材料比硅輕薄，制作費(fèi)用也更低廉，因此在太陽能電池界備受矚目。報(bào)道稱，鈣鈦礦太陽能電池在接收到太陽光之后，會(huì)產(chǎn)生電子和電子空穴，此時(shí)就需要一種高效的媒介把它們傳輸?shù)诫姌O上。在此之前，鈣鈦礦太陽能電池的傳導(dǎo)媒介一直使用的是有毒的氯苯。此次研究團(tuán)隊(duì)使用核桃香料食品添加劑成功研制出了更加環(huán)保的傳導(dǎo)材料，可以替代氯苯來制作鈣鈦礦太陽能電池。李俊宇表示，這種材料在不改變光電性質(zhì)的情況下能將高分子的效率提升18%，而且這種高效不會(huì)隨著時(shí)間消退。這一發(fā)現(xiàn)有望對(duì)傳導(dǎo)性高分子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。（環(huán)球網(wǎng)）

美太陽能研發(fā)轉(zhuǎn)向聚光發(fā)電技術(shù)

據(jù)《麻省理工技術(shù)評(píng)論》雜志報(bào)道，美國(guó)能源部近日宣布投資6 200萬美元，加大太陽能產(chǎn)業(yè)另一項(xiàng)重大技術(shù)——聚光太陽能發(fā)電的研發(fā)，以攻克太陽能電網(wǎng)穩(wěn)定性、修復(fù)性以及電能儲(chǔ)存等關(guān)鍵難題。目前太陽能發(fā)電廠主要基于2種技術(shù)將太陽能轉(zhuǎn)換成電能：一種是光伏發(fā)電技術(shù)，需要配備昂貴的電池組或外部?jī)?chǔ)能技術(shù)，只在艷陽高照時(shí)才能運(yùn)轉(zhuǎn)供電；第二種是聚光太陽能發(fā)電技術(shù)，通過透鏡等將太陽光聚焦，利用獲得的能量將水轉(zhuǎn)化成蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，太陽能部分轉(zhuǎn)化成熱能儲(chǔ)存在系統(tǒng)配備的熔鹽罐中，可在夜晚或陰雨天持續(xù)供電。

2011年，為增加太陽能發(fā)電的競(jìng)爭(zhēng)力，美國(guó)能源部提出“射日計(jì)劃”，希望能在2020年將太陽能每瓦時(shí)的單價(jià)從4美元降到1美元。因此，能源部和公私企業(yè)偏重研發(fā)更易實(shí)現(xiàn)的光伏發(fā)電技術(shù)，并在今年初提前完成預(yù)期目標(biāo)。聚光發(fā)電技術(shù)則因成本更高及技術(shù)難度更大被長(zhǎng)期忽略。美國(guó)能源部這次宣布研究轉(zhuǎn)向，希望在太陽能單價(jià)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)后，重點(diǎn)攻克能提高太陽能電網(wǎng)穩(wěn)定性和持續(xù)性的聚光太陽能技術(shù)。雖然有人質(zhì)疑這可能是特朗普政府在為“抑制快速發(fā)展的光伏發(fā)電對(duì)化石燃料的威脅”打掩護(hù)，但多位能源專家對(duì)這次技術(shù)轉(zhuǎn)向表達(dá)了支持，認(rèn)為聚光發(fā)電在儲(chǔ)存太陽能方面比光伏發(fā)電更具優(yōu)勢(shì)。加州大學(xué)圣迭戈分校能源政策研究人員大衛(wèi)·維克托表示：“目前存在對(duì)光伏發(fā)電投資過度和聚光發(fā)電投入不足的問題，能源部的新計(jì)劃將掀起聚光太陽能研發(fā)的熱潮。”喬治梅森大學(xué)科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新政策中心主任大衛(wèi)·哈特也認(rèn)為，光伏發(fā)電技術(shù)業(yè)已成熟，需要解決的問題不再是技術(shù)層面，而是如何擴(kuò)大規(guī)模，這些私企就能解決。政府部門可拿出更多資金發(fā)展尚未成熟的聚光發(fā)電技術(shù)，解決太陽能發(fā)展面臨的深層次難題。（科技日?qǐng)?bào)）

日本研發(fā)出能伸縮能水洗的超薄太陽能電池

日本理化學(xué)研究所與東京大學(xué)的共同研究團(tuán)隊(duì)近日開發(fā)出了一種具有伸縮性、可水洗的超薄型太陽能電池，這種電池可以貼在衣服上，并可用作穿戴設(shè)備的電源。該研究成果已發(fā)表在9月18日發(fā)行的英國(guó)科學(xué)雜志《自然·能源》上。理化學(xué)研究所研究員福田憲二郎與東京大學(xué)教授染谷隆夫?qū)⒕哂邪雽?dǎo)體特性的有機(jī)化合物涂抹在超薄高分子膜上，制成了這款太陽能電池。該電池厚度僅為3μm，即使被彎曲揉壓也可正常工作。如果不慎被墨水等物質(zhì)染色，使用清洗劑進(jìn)行清洗，也不會(huì)影響電池性能。此外，這種太陽能電池轉(zhuǎn)換太陽能的功率是普通薄型太陽能電池的2倍。福田憲二郎表示：“這種太陽能電池有望應(yīng)用于一些貼在衣服上測(cè)量血壓、體溫以幫助早期發(fā)現(xiàn)疾病的醫(yī)療器具，或用作與衣物一體化的薄型智能手機(jī)電源等?！保ㄈ嗣窬W(wǎng)）

“高效率有機(jī)—無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池的研究”完成技術(shù)驗(yàn)收

9月19日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所承擔(dān)的科技部政府間合作項(xiàng)目“高效率有機(jī)-無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池的研究”完成技術(shù)驗(yàn)收。驗(yàn)收會(huì)由青島市科學(xué)技術(shù)局組織，中科院物理研究所研究員孟慶波、北京航空航天大學(xué)教授鄧元、華北電力大學(xué)教授李美成、青島科技大學(xué)教授張建明、中國(guó)海洋大學(xué)副教授王瑋、青島海譽(yù)新材料有限公司高級(jí)工程師王志政、威海中玻光電有限公司高級(jí)工程師解欣業(yè)等專家，參加了驗(yàn)收會(huì)議。青島能源所科技處處長(zhǎng)梁向峰介紹了研究所的發(fā)展情況和取得的成績(jī)；青島市科技局科技合作處處長(zhǎng)陳別介紹了國(guó)合專項(xiàng)的有關(guān)情況，并對(duì)項(xiàng)目驗(yàn)收提出要求和任務(wù)；項(xiàng)目負(fù)責(zé)人逄淑平對(duì)與以色列耶路撒冷希伯來大學(xué)共同主持的“高效率有機(jī)-無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池的研究”項(xiàng)目實(shí)施情況進(jìn)行陳述。在項(xiàng)目執(zhí)行期間，雙方合作開發(fā)了目前最有前景的大面積鈣鈦礦薄膜修復(fù)技術(shù)，并獲得Science、《中國(guó)科學(xué)》等雜志的亮點(diǎn)報(bào)道，在此研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展了與國(guó)內(nèi)相關(guān)光伏企業(yè)的合作，共同開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣體修復(fù)設(shè)備，完成了大面積的鈣鈦礦薄膜的修復(fù)，基本滿足鈣鈦礦太陽能電池中核心薄膜制備的工業(yè)化要求。專家組聽取了相關(guān)匯報(bào)，對(duì)合作項(xiàng)目成果的技術(shù)指標(biāo)完成情況等進(jìn)行評(píng)估，討論起草項(xiàng)目《驗(yàn)收意見書》，認(rèn)為該項(xiàng)目完成了合同書規(guī)定的目標(biāo)、任務(wù)及技術(shù)指標(biāo)，一致同意該項(xiàng)目通過驗(yàn)收。通過本項(xiàng)目的實(shí)施，一方面很大程度上提升了研究所在該領(lǐng)域的研究水平，有效提高了國(guó)際影響力；另一方面取得了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)，為將來鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化奠定了良好的基礎(chǔ)。（青島生物能源與過程研究所）

日本豐田、馬自達(dá)、電裝3家公司將合作研發(fā)電動(dòng)汽車

日本汽車公司豐田、馬自達(dá)和大型汽車零配件制造商電裝公司9月28日宣布，3家公司就合作研發(fā)電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)簽署合同，并決定為此成立一家新公司。3家公司在28日聯(lián)合發(fā)布的新聞公報(bào)中說，豐田、馬自達(dá)、電裝將分別以90%、5%、5%的比例總計(jì)出資1 000萬日元（1美元合計(jì)112.7日元）。新公司總部設(shè)在離豐田總部所在地不遠(yuǎn)的名古屋市，主要從事能覆蓋各級(jí)別、各車型的電動(dòng)汽車基本構(gòu)造相關(guān)技術(shù)的研發(fā)工作。新公司的專職工程師主要從三家公司借調(diào)。近年來，世界許多國(guó)家和地區(qū)對(duì)溫室氣體排放的限制日趨嚴(yán)格，一些地方甚至硬性規(guī)定了銷售車輛中必須有一定比例的電動(dòng)汽車。豐田環(huán)保型汽車戰(zhàn)略一直以混合動(dòng)力車和燃料電池車為核心，不過，2016年11月，豐田披露計(jì)劃到2020年建立并完善純電動(dòng)汽車批量生產(chǎn)體系。2017年8月，豐田和馬自達(dá)達(dá)成資本合作協(xié)議，決定加速推進(jìn)純電動(dòng)汽車的共同研發(fā)。本次3家公司合作既能發(fā)揮各家長(zhǎng)處，增強(qiáng)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的整體競(jìng)爭(zhēng)力，又能避免單獨(dú)研發(fā)所需巨大的資金、人力和時(shí)間成本。（新華網(wǎng)）

世界首塊大面積碲化鎘薄膜弱光發(fā)電玻璃成功下線

近日，中國(guó)建材集團(tuán)有限公司旗下成都中建材光電材料有限公司生產(chǎn)的世界第一塊大面積碲化鎘薄膜弱光發(fā)電玻璃在四川成都成功下線，標(biāo)志著中國(guó)首條具有國(guó)際先進(jìn)水平的年產(chǎn)80兆瓦碲化鎘薄膜弱光發(fā)電玻璃工業(yè)4.0示范生產(chǎn)線正式投產(chǎn)?，F(xiàn)已實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率17.8%，小組件轉(zhuǎn)換效率14.5%，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。此次成功下線1.2m×1.6m的薄膜弱光發(fā)電玻璃產(chǎn)品，是在普通玻璃上鍍上碲化鎘光電材料，讓普通玻璃從絕緣體變成可導(dǎo)電的導(dǎo)體，進(jìn)而變成可發(fā)電的建筑材料，實(shí)現(xiàn)了玻璃與材料的有機(jī)結(jié)合。該產(chǎn)品即便在弱光條件下也可通過光電轉(zhuǎn)化產(chǎn)生電能，是一種綠色可回收可發(fā)電的多功能建筑材料，可替代磚頭、幕墻等建材，為大規(guī)模光伏建筑一體化的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。此項(xiàng)技術(shù)的突破，標(biāo)志著中國(guó)建材不僅掌握了全球領(lǐng)先的大面積碲化鎘發(fā)電玻璃自主核心技術(shù)，而且也打破了國(guó)外巨頭的壟斷。（新華網(wǎng)）

天津大學(xué)封偉教授團(tuán)隊(duì)：基于高能量偶氮基光熱轉(zhuǎn)換材料的溫度控制技術(shù)

開發(fā)可利用清潔、可再生太陽能新材料和新技術(shù)是解決全球性能源危機(jī)的重要途徑。作為一種熱輻射能，太陽能的利用主要包括光—電和光—熱轉(zhuǎn)換2種方式。但是目前的光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)主要通過快速熱聚集將太陽熱能存儲(chǔ)于材料中，不僅對(duì)材料的耐高溫性要求極高，而且在存儲(chǔ)與傳輸?shù)倪^程中，不可避免的會(huì)與外界低溫環(huán)境發(fā)生熱傳遞，縮短了存儲(chǔ)周期，大幅降低了光熱能的利用效率。因此，開發(fā)出兼具高效吸收、穩(wěn)定存儲(chǔ)與可控釋放的新型光熱轉(zhuǎn)換材料，是實(shí)現(xiàn)太陽熱能可持續(xù)利用的重要基礎(chǔ)。

目前的光熱轉(zhuǎn)換材料主要依賴有機(jī)/有機(jī)金屬分子的光致可逆電環(huán)化和異構(gòu)化反應(yīng)，但是受自身分子結(jié)構(gòu)限制，該類光致變色分子普遍存在異構(gòu)體的能級(jí)差小、高能態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變不易控制的問題，導(dǎo)致材料的存儲(chǔ)容量低、周期短，并且難以實(shí)現(xiàn)能量的可控釋放，限制了其在熱驅(qū)動(dòng)和熱控制領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。針對(duì)該技術(shù)難點(diǎn)，天津大學(xué)材料學(xué)院封偉教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，近十年一直圍繞偶氮基光熱轉(zhuǎn)換材料的分子設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化與存儲(chǔ)與釋放控制領(lǐng)域，開展了一系列的研究工作，提出了通過優(yōu)化分子間相互作用力和空間位阻提升光熱分子的存儲(chǔ)容量和穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)，并一直致力于開發(fā)具有溫度自動(dòng)控制功能的光熱一體化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)光熱能的高效直接利用。

近日，封偉教授團(tuán)隊(duì)在分子模擬的基礎(chǔ)上，合成了兩種具有不同連接結(jié)構(gòu)的對(duì)位磺酸取代雙枝偶氮苯分子。針對(duì)光熱材料的復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)限制其放熱控制的技術(shù)難點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)還研究了rGO-bisAzo-2層狀復(fù)合膜的可控誘導(dǎo)放熱過程及其對(duì)材料溫度的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，rGO-bisAzo-2復(fù)合膜不僅可以實(shí)現(xiàn)在>3個(gè)月范圍內(nèi)的穩(wěn)定存儲(chǔ)，而且還可通過綠光或加熱誘導(dǎo)，使光熱能在5分鐘內(nèi)全部釋放，功率密度可達(dá)1 310W/kg。目前封偉教授團(tuán)隊(duì)正在嘗試通過優(yōu)化光熱轉(zhuǎn)換與釋放過程，構(gòu)建基于光熱轉(zhuǎn)換與利用功能的一體化熱控制結(jié)構(gòu)，提升其在極端環(huán)境下提供穩(wěn)定能源的能力。（天津大學(xué)）

提升循環(huán)壽命 鋰-氧電池反應(yīng)機(jī)理研究獲進(jìn)展

鋰-氧電池與鋰-離子電池相比，具有更高的理論比能量，吸引了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。目前，鋰-氧電池表現(xiàn)為循環(huán)穩(wěn)定性較差，這歸因于氧還原物種（O2，LiO2和Li2O2）和電池組件（電極材料和電解液）之間的副反應(yīng)。若要消除這些副反應(yīng)，需要從本質(zhì)上理解氧還原物種的化學(xué)性質(zhì)。O2和Li2O2已從實(shí)驗(yàn)和理論上研究得較為透徹，而LiO2由于在常規(guī)實(shí)驗(yàn)條件下不易獲得，因此其化學(xué)性質(zhì)尚不清晰。

中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所彭章泉團(tuán)隊(duì)，報(bào)道了一種在液氨（-78℃）中合成LiO2的方法，比較了O2，LiO2和Li2O2在液氨中的化學(xué)反應(yīng)性，首次從實(shí)驗(yàn)上證明LiO2是鋰-氧電池中反應(yīng)活性最高的氧還原物種，并從理論上給出了LiO2在液氨中的反應(yīng)機(jī)制。同時(shí)，證明LiO2中間產(chǎn)物的存在時(shí)間越短，鋰-氧電池的可逆性越高。

基于對(duì)鋰-氧電池氧還原反應(yīng)中間產(chǎn)物化學(xué)性質(zhì)的理解，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了具有高度化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性的電解液體系，與目前的醚類電解液相比，提升了電池的循環(huán)壽命。（長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所）

投資18億元，御捷新能源汽車技改項(xiàng)目開工奠基

9月25日，河北御捷集團(tuán)新能源汽車重大技術(shù)改造提升項(xiàng)目在河北省清河縣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)正式奠基并開工建設(shè)。據(jù)悉，該制造基地是原有清河基地基礎(chǔ)上進(jìn)行的技術(shù)提升改造項(xiàng)目，項(xiàng)目占地面積約55萬m2，投資18億元。

該項(xiàng)目得到了邢臺(tái)市及清河縣政府的大力扶持，完全建成后，新增工業(yè)產(chǎn)值將超50億元、年利稅超4億元，將滿足河北御捷集團(tuán)新能源乘用車智能化制造的生產(chǎn)需求，此次的技術(shù)改造升級(jí)，對(duì)河北御捷集團(tuán)聚焦小型、輕量、智能、安全、環(huán)保的發(fā)展戰(zhàn)略具有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。

2017年7月31日，御捷獲得了國(guó)家工信部新能源乘用車的生產(chǎn)資質(zhì)，自此，預(yù)示著河北御捷集團(tuán)迎來了轉(zhuǎn)型升級(jí)的全新格局。而隨著新能源乘用車在市場(chǎng)上的逐步滲透，國(guó)家對(duì)新能源企業(yè)提出了更明確的準(zhǔn)入要求。御捷董事長(zhǎng)張立平表示，此次的升級(jí)改造項(xiàng)目的整體布局和生產(chǎn)線設(shè)備將利用最新的行業(yè)技術(shù)，完全依照未來御捷新能源汽車的智能化、輕量化、小型化等產(chǎn)品特點(diǎn)量身打造。為實(shí)現(xiàn)智能制造，擴(kuò)容升級(jí)后的工廠將實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)快速?zèng)_壓生產(chǎn)線、六軸機(jī)器人自動(dòng)化轉(zhuǎn)運(yùn)、機(jī)器人自動(dòng)化焊接、水性漆機(jī)器人自動(dòng)噴涂和空調(diào)循環(huán)風(fēng)的節(jié)能環(huán)保工藝、智能自動(dòng)傳輸系統(tǒng)等智能制造工藝，建設(shè)投產(chǎn)后將打造成為集智能汽車互聯(lián)網(wǎng)云技術(shù)為一體的現(xiàn)代化汽車生態(tài)園。御捷集團(tuán)成立于2009年，歷經(jīng)9年，懷揣著扎實(shí)的制造基礎(chǔ)和技術(shù)積累，從低速電動(dòng)車成功邁入新能源汽車領(lǐng)域，這在行業(yè)內(nèi)絕無僅有。御捷始終堅(jiān)持走人性化、服務(wù)化、國(guó)際化的綠色低碳可持續(xù)發(fā)展之路，立志成為高科技、高品質(zhì)、智能化、零排放的新時(shí)代出行創(chuàng)領(lǐng)者，努力建設(shè)一個(gè)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新型純電動(dòng)汽車企業(yè)。（中國(guó)汽車報(bào)）

無溶劑固態(tài)超級(jí)電容器研發(fā)成功

德雷克塞爾大學(xué)的一個(gè)科研小組研究出了一種類似織物的電極材料，這種電極能讓電池和超級(jí)電容器更快、更安全地蓄電。他們?cè)O(shè)計(jì)的新型超級(jí)電容器看起來像是被注入了明膠的毛茸茸的海綿，其對(duì)設(shè)備中的常用組件“可燃性電解質(zhì)溶液”起到了獨(dú)特的替代作用。電池和超級(jí)電容器內(nèi)的電解質(zhì)液可能具有腐蝕性、毒性和易燃性。為了配合先進(jìn)的移動(dòng)設(shè)備技術(shù)，常常需要壓縮儲(chǔ)能設(shè)備，但這使得儲(chǔ)能設(shè)備容易發(fā)生短路，就像最近三星的Galaxy Note手機(jī)一樣，混合的易燃電解液很容易燃燒。生產(chǎn)這種耐用設(shè)備的關(guān)鍵是纖維狀電極框架，該團(tuán)隊(duì)采用“電紡絲工藝”來制作。所謂電紡絲工藝是通過放出旋轉(zhuǎn)電場(chǎng)，從而將纖維墊形式的碳聚合物沉積在一起，這一過程在微觀層面看起來像制作棉花糖。

然后將離子凝膠吸附到碳纖維墊中，產(chǎn)生完整的電極——電解質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)異的性能特征也與這種獨(dú)特的組裝電極以及電解質(zhì)溶液的方式密切相關(guān)。因?yàn)樗鼈兊慕佑|面很大。如果你將儲(chǔ)電裝置看作一碗玉米片，那么儲(chǔ)電的地方大概就是這些碎片與牛奶相遇的地方——科學(xué)家稱之為“雙電層”。儲(chǔ)電的導(dǎo)電電極與攜帶電荷的電解液相接觸。理想情況下，在玉米片碗中，牛奶將通過所有的薄片，讓每一個(gè)薄片都能完全被涂抹——不會(huì)太松脆，而且不會(huì)太潮濕。但當(dāng)玉米片堆積起來時(shí)，通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，牛奶或電解質(zhì)溶液并沒有完全通過，即頂部的薄片是干的，而底部的薄片是飽和，那么這就不是一碗很好的玉米片，其電化學(xué)量——通向電極活化部位的電子相互堵塞，對(duì)于儲(chǔ)能來說并不理想。Vibha Kalra團(tuán)隊(duì)研發(fā)的固態(tài)超級(jí)電容器就像將切碎的小麥放在碗里而不是玉米片。其松懈的結(jié)構(gòu)使得牛奶滲透并涂覆小麥，如同離子凝膠滲透到Vibha Kalra研發(fā)的固態(tài)超級(jí)電容器的碳纖維墊中。該碳纖維墊為進(jìn)入電極的凝膠離子提供了更大的接觸面積，增加了電容量并提高了儲(chǔ)能裝置的性能。它也卸除了許多作為物理電極的在儲(chǔ)能過程中不起作用的腳手架材料，這一改進(jìn)使得裝置的整體重量大大減輕。（新華社）

清華大學(xué)：在超長(zhǎng)壽命高倍率鋰離子電池材料研究方面取得突破

9月20日，清華大學(xué)材料學(xué)院唐子龍教授研究組在《自然 通訊》上發(fā)表題為《一種鈦酸鋰水合物——用于快速充放電且穩(wěn)定循環(huán)的鋰離子電池》的研究成果。該成果針對(duì)鈦基儲(chǔ)能材料領(lǐng)域，報(bào)道了一系列鈦酸鋰水合物，應(yīng)用于超長(zhǎng)循環(huán)壽命且高倍率性能的鋰離子電池，有效拓展了儲(chǔ)能材料的研究范圍，并提供了電極材料改性的新思路。目前常用的鋰離子電池均采用有機(jī)電解液，其中所含的電解質(zhì)六氟磷酸鋰是一種遇水易分解的物質(zhì)，因此傳統(tǒng)觀念中鋰離子電池的電極材料都是需要在高溫下煅燒來充分除水。但是這會(huì)使得材料發(fā)生顆粒團(tuán)聚和晶粒粗化等難以避免的副反應(yīng)。而唐子龍教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的鋰-氫-鈦-氧（Li-H-Ti-O）體系材料與目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道的性能優(yōu)異的鋰-鈦-氧（Li-Ti-O）體系、鈦-氧（Ti-O）體系材料（包括納米化、摻雜和包覆之后的材料）相比，具有相當(dāng)甚至更加優(yōu)異的電化學(xué)性能。作為含“水”的電極材料，這類鈦酸鋰水合物能夠在高電壓有機(jī)電解液體系中實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)達(dá)上萬次的穩(wěn)定循環(huán)，這打破了人們的傳統(tǒng)認(rèn)知。在材料晶體內(nèi)部牢固結(jié)合的所謂“結(jié)晶水”，非但沒有破壞電極材料在有機(jī)電解液體系下的電化學(xué)性能，反而促進(jìn)了晶體結(jié)構(gòu)的多樣性（如二維層狀）以及納米復(fù)合材料的構(gòu)筑，從本質(zhì)上提高了材料的離子擴(kuò)散系數(shù)。（清華大學(xué)）