【摘 要】
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风能、太阳能、潮汐能等可再生能源的蓬勃发展为解决化石能源危机带来了希望,利用二次电池作为电能存储系统以解决可再生能源的不稳定问题,是可再生能源利用的关键技术之一。尽管锂离子电池具有能量密度高、循环使用寿命长等特点,但受到锂资源匮乏因素影响,锂离子电池较难大规模应用于储能系统中。钠资源储量丰富、分布广泛、价格优势明显,近年来钠离子电池受到广泛关注。为弥补钠离子半径大等理化性质带来低电压平台和能量密度
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风能、太阳能、潮汐能等可再生能源的蓬勃发展为解决化石能源危机带来了希望,利用二次电池作为电能存储系统以解决可再生能源的不稳定问题,是可再生能源利用的关键技术之一。尽管锂离子电池具有能量密度高、循环使用寿命长等特点,但受到锂资源匮乏因素影响,锂离子电池较难大规模应用于储能系统中。钠资源储量丰富、分布广泛、价格优势明显,近年来钠离子电池受到广泛关注。为弥补钠离子半径大等理化性质带来低电压平台和能量密度的缺点,在维持低成本前提下,尽可能提高能量密度是钠离子电池的研究热点。本论文研究了低价格过渡金属氧化物在
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有机太阳电池由于具有质轻价廉,柔性可溶液加工等特点而受到了学术界的广泛关注。近年来,随着新材料的开发,器件工程的优化,有机太阳电池取得突破性进展,效率已突破18%。然而其背后的光电转换过程机理尚未理清,尤其随着非富勒烯受体的发展,光诱导空穴转移过程的研究较为缺乏,结构与性能的内在联系需要进一步深入探索。此外,界面工程是助力高效有机太阳电池器件制备的重要部分,而随着非富勒烯受体的广泛应用,界面能级失
当今不可再生能源如煤炭、石油等化石燃料快速消耗,并引起日益严重的环境污染等问题;发展可再生新型清洁能源技术成为解决能源危机及保护生态环境的重要途径。有机太阳电池具有能量转换效率较高、质量轻、成本低、可实现大面积卷对卷加工等优点,被认为是一种很有发展前景的新技术,近几十年来获得了研究人员的广泛关注。随着新材料的不断合成(包括给体材料、受体材料与界面材料等)、器件制备的不断优化(包括新型器件结构、界面
当今中国着力调整能源结构,重点发展清洁低碳能源,构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系。有机光伏材料不仅具有易于调整的分子能级和电荷传输性能,其光伏活性层还具有可印刷、可卷对卷制造等优点,因此,有机太阳电池是获取和利用太阳能的潜在技术之一。通过设计窄带隙有机光伏材料,有机光活性层可具有很宽的吸收范围,这有利于最大化利用太阳光。目前高效的窄带隙有机材料主要为两类:其一是窄带隙给体材料;另一类是小
有机太阳电池凭借其性质易调、价格低廉、卷对卷(R2R)兼容、质地轻柔等特点成为研究热点。作为有机太阳电池的核心,有机半导体可以通过分子设计获得不同的光学性质。此外,由于自身普遍较低的迁移率,虽然其光学厚度受到了限制,但也促成了有机半导体薄膜半透明的本质属性,在建筑光伏一体化等领域中展现出了巨大的应用潜力。由于有机光伏的上述特点,围绕其所展开的光学设计问题不仅重要,而且类型丰富且内容复杂。因此,根据
有机太阳能电池因其具有质轻,成本低,可溶液加工,柔性等诸多优点而引起科学家们的广泛关注。在各国科学家们的共同努力下,目前实验室中单节有机太阳能电池器件的光电转化效率已经突破了18%,显示出巨大的应用前景。近年来,非富勒烯受体材料发展迅猛,相比于中间核为稠环的小分子受体,非稠环受体材料由于合成步骤简单,成本低廉,分子结构更易于修饰等优点成为非富勒烯受体材料中的重要组成部分。基于此,本论文设计合成了一
随着全球能源需求量的逐年增加,能源已逐渐成为世界各国经济发展的核心。太阳能作为一种取之不尽,用之不竭的清洁能源,是目前世界上可以开发的最广泛的能源之一。可利用太阳能发电的有机太阳电池具有质轻、价廉、柔性等特色,受到科学界和工业界的广泛关注。近年来,经过国内外科研学者的不懈努力,新型结构的有机/聚合物光电转换材料不断涌现,基于有机/聚合物半导体材料的有机光伏器件能量转换效率已突破18%。本论文致力于
钾因具有资源丰富和电极电势较低等特点,因此钾离子电池被认为是未来部分取代锂离子电池实现规模化使用的潜在储能体系之一。然而,由于钾离子半径较大,嵌入负极材料时容易引起较大的体积膨胀和结构破坏,导致电池循环稳定性较差。因此,寻找适宜的能够反复嵌脱钾的负极材料是影响钾离子电池发展的重要因素。本论文以碳材料和碳修饰的复合物为研究对象,从提高其储钾性能出发,通过优化活性物质结构的方法致力于解决碳材料、金属铋
目前,能源危机日益严重,亟需大力开发和利用可持续新能源。大量研究结果表明,电化学催化是一种能够实现大规模转化和存储可持续能源的有效技术手段。燃料电池、水裂解电解池和金属-空气电池等电化学能量转换和存储设备,由于具有转换效率高和污染小等优点,引起了研究人员的高度关注。这些设备主要涉及以下反应过程:氧析出反应(OER),氧还原反应(ORR)和氢析出反应(HER)。其中,OER过程由于其缓慢的反应动力学
近年来,可充电电池在消费类电子产品与大型储能器件的应用领域中发挥着至关重要的作用。在可充电电池研究体系中,钾离子电池得到了广泛关注。钾金属资源丰富且标准电极电势较低,因此钾离子电池的实际应用具有成本低廉、能量密度高的优势。然而,钾离子电池进一步发展面临的瓶颈是钾离子半径太大,导致宿主材料在充放电过程中体积变化严重、反应动力学缓慢,这一问题将造成电极材料电化学性能快速衰减。基于钾离子电池面临发展瓶颈
超级电容器以其寿命长、成本低、速率性能好、功率密度高等独特的特性受到广泛的关注。然而,由于缺乏高性能的负极材料,超级电容器的低能量密度限制了其应用。利用具有稳定晶体结构的不同纳米结构和碳基电极材料,可以提高超级电容器的电荷存储性能。这些负极电容器电极材料具有较高的表面积、较多的电活性位点和较短的电解质扩散长度。本论文主要研究氧化铁和碳基负极材料的合成及其电化学性能的提高。首先,通过简单、低成本的一