一次能源的過渡消耗和城市交通的大量排放是環(huán)境污染尤其是城市霧霾的主要污染源。發(fā)展新能源和電動汽車是解決環(huán)境污染和能源枯竭的根本途徑,成為我國優(yōu)化能源結構、振興能源產業(yè)的重要組成部分,也是世界各國競相發(fā)展的新興產業(yè)。當前,在國家一系列政策的推動下,太陽能、風能等新能源和電動汽車雖然已經取得了一定的發(fā)展,但是規(guī)模化發(fā)展難以進行,最主要原因是新能源存儲和電動汽車用儲能和動力電池在能量密度、功率密度和循環(huán)壽命等方面仍然不能滿足理想需求。因此,發(fā)展高性能儲能器件及其關鍵材料對推動新能源和電動汽車的發(fā)展具有重要意義。
儲能器件主要包括鋰離子電池和超級電容器,已經得到規(guī)?;瘧?,學術界和產業(yè)界重點通過開發(fā)高能量密度、高功率密度和長循環(huán)壽命電極材料來提高鋰離子電池和超級電容器的綜合性能。為了提高鋰離子電池的安全性,固態(tài)電池及其固態(tài)電解質成為鋰電池的重要研究方向;為了提高鋰電池的能量密度,鋰金屬、硅碳、氧化物和硫化物等負極材料,富鋰錳基固溶體和高鎳三元正極材料也是研究重點。此外,新型儲能器件如鋰硫電池、鉀離子電池、鈉離子電池燃料電池也得到大量的研究,但主要集中在高性能電池材料開發(fā),還未實現(xiàn)產業(yè)化。因此,未來需要進一步開發(fā)可實用化的電池材料,加強新型儲能器件的產業(yè)化技術研究。
為了集中地報道能源存儲材料和器件方面的最新研究進展,我們組織了本期專輯,內容涵蓋了當前能源存儲材料和器件的熱點研究方向和領域,主要包括鋰離子電池固態(tài)聚合物電解質、富鋰錳基正極材料、三維鋰金屬負極、鋰硫電池正極材料、超級電容器電極材料、鉀離子電池炭負極材料、WS2納米電極材料、燃料電池催化劑等方面的研究。專輯內容系統(tǒng)、深入、全面,涵蓋了上述領域的重要研究成果和進展,尤其包括專輯論文作者對該研究方向的理解和解讀。本專輯對科研工作者及時了解該領域的發(fā)展動態(tài)和推動我國在該領域的發(fā)展將有很大幫助。
本人非常榮幸受邀作為特邀編輯組織這期專刊,誠摯感謝本期文章的所有作者,感謝他們高水平的研究論文和專題評述,感謝他們將能源存儲材料和器件研究成果、研究心得和理解撰寫成文貢獻給本專輯,使本專輯高效率完成并與讀者分享其中的精彩內容;同時感謝本專輯所引用高水平研究成果的所有作者。希望本專輯能夠為我國儲能材料和器件的發(fā)展和人才培養(yǎng)貢獻力量。