「新能源」一周科技资讯｜探索未来能源的奥秘

【新能源】本周科技看点速递

（3.25-3.31）

1 常压X射线能谱研究石榴石电解液中CO₂和H₂O的动态演化

2 用电催化玻璃碳和硼掺杂金刚石片制备了超稳定的卤化物钙钛矿CsPbBr₃光阳极

3 植入式柔性传感器实现的智能电池

4 城市环境中有效收集分布式风能的静电-电磁混合摇摆叶片结构发电器

5 锂电池中腐蚀的机制、定量表征和抑制

常压X射线能谱研究石榴石电解液中

CO₂和H₂O的动态演化

石榴石型Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂(LLZO)电解质被认为是一种很有前途的固体电解质，但其在空气中的表面降解阻碍了其在全固态电池中的应用。但由于缺乏有效的原位表征方法，目前的研究主要集中在LLZO表面反应的最终产物上。在本文中，研究者利用常压X射线能谱图揭示了CO₂和H₂O在LLZO电解质上的动态演变。实时观察显示它们在表面的吸附、解吸和反应动力学。分析和动力学建模揭示了影响表面过程的机制，包括缺陷和电子性质的影响。这项研究为设计更高效、更稳定的石榴石电解质提供了指导，推动固态电池和燃料电池等能源转换和存储技术的发展。

用电催化玻璃碳和硼掺杂金刚石片

制备了超稳定的卤化物

钙钛矿CsPbBr₃光阳极

光电化学（Photoelectrochemical，简称PEC）水分解和二氧化碳转化是一种利用太阳能驱动的光电化学过程，旨在将水和二氧化碳转化为有用的化学物质，如氢气和有机燃料。为了使PEC设备商业化，太阳能到燃料的转换效率需要超过10%。近年来通过对PEC设备的光吸收、电荷运输、表面反应进行设计与调整，已达到了最佳性能。而阳极侧的析氧反应（OER）被认为是实现更高效率的瓶颈。研究人员发现卤化物钙钛矿材料在PEC设备中展现出优异的光电性能，有望打破这一瓶颈，但其在水性电解质中的不稳定性限制了其应用。在本研究中，提出了一种基于CsPbBr₃的超稳定钙钛矿光阳极，该光阳极由多功能的玻璃碳和硼掺杂金刚石片制成，并涂有纳米锥体镍和NiFeOOH。这些钙钛矿光阳极在水性电解质中实现了创纪录的工作稳定性，为其在光电化学电池中的成功应用提供了工程上的解决方案。

不断增长的高能量密度储存需求推动着锂离子电池（LIBs）设计规模日益扩大，并且提高电池充放电能力需要一种高安全性的充电策略，这对电池操作条件的准确管理提出了越来越高的要求。目前，先进的电池管理系统（BMSs）已经取得了进展，但依赖于复杂的算法，并且新型硬件单元需要开发以获取电池的内部状态，例如植入式传感器。获取工作电池的内部信息将极大提高状态估计的准确性，并进一步增强管理性能。植入式传感器将直接接触电池的内部环境，并以时间和空间分辨率水平获取相应参数，以实现高精度的状态估计。植入式传感器将赋予“智能电池”以能力，并为未来的智能BMS做出贡献。在这里，我们总结了基于多维传感器的智能电池的发展。我们概述了新兴的单元级柔性传感器、可能的柔性电子技术以及基于多个传感器的电池管理策略。还讨论了设计原理、集成方法和制造中的特殊问题。特别关注植入式传感器在智能电池中的重要作用、主要挑战和未来方向。我们期待这些见解能促进智能电池在学术研究和工业应用中的推广。

城市环境中有效收集分布式风能的

静电-电磁混合摇摆叶片结构发电器

城市中的风能无法有效利用，因为自然风是不稳定且复杂的。因此，设计了一种带有摆动叶片结构的静电摩擦-电磁混合发电器（SBS-TEHG），以有效地在城市环境中收集间歇性和持续性风能。首先，考虑了弹簧结构和基座，以实现静电摩擦纳米发电器的最大输出性能。然后，应用计算流体动力学方法优化了SBS-TEHG的结构，以提高其空气动力学性能。SBS-TEHG的启动风速为2米/秒，其能量转换效率为9.04%，比4米/秒时没有导向板的SBS-TEHG高出159%。结果表明，在单个摆动叶片操作时，SBS-TEHG在1赫兹的风频下点亮了105个发光二极管（LED），而在连续风能收集模式下的一段时间运行后，SBS-TEHG为无线PM2.5和PM10传感器提供了能量。该研究的发现为城市低速风能收集提供了一种新的解决方案，并展示了SBS-TEHG作为分布式能源源的潜力。

锂电池中腐蚀的机制、

定量表征和抑制

可充电锂电池在实现非化石和无线社会作为能量存储设备方面具有至关重要的作用。然而，腐蚀严重影响了锂电池的周期寿命。电池中的腐蚀主要发生在电极材料和电解质之间，导致活性材料和电解质不断消耗，最终导致电池过早失效。因此，理解腐蚀的机制并制定抑制腐蚀的策略对于具有长周期寿命的锂电池至关重要。在本综述中，总结了电池中不同类型的腐蚀，并首先阐明了相应的腐蚀机制。其次，回顾了腐蚀过程中锂损失的定量研究，以深入理解腐蚀机制。第三，展示了抑制腐蚀方面的最新进展。最后，提出了进一步研究腐蚀机制和抑制腐蚀的展望，以推动稳定锂电池的发展。

每周分享SCN高质量文章

紧跟前沿趋势

带你坐上科研产出高速列车