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二次电池发展路线图

中国科学:化学 中国科学化学
2025-01-07
目前,可充电电池在电化学储能市场上占据了最大的市场份额。它们在新型能源体系建设与节能减碳方面发挥了重要作用。在过去的30年间,伴随消费电子产品和电动汽车的迅速普及,锂离子电池成为了最成功的可充电电池。然而,锂离子电池难以满足当前和未来储能应用市场的多元化发展要求,因而亟需开发新型的可充电电池。为此,学术界和工业界在研发下一代可充电电池,包括固态电池、锂硫电池、钠/钾离子电池、有机电池、镁离子电池、锌离子电池、水系电池以及液流电池等方面付出了很多努力。虽然取得了很多成就,但是对于电池中的电化学反应、电荷转移过程、关键材料和界面优化问题的理解仍是巨大的挑战。

近期,万立骏院士、陈军院士、张强教授、郭玉国研究员作为特约编辑为Science China Chemistry组织了Advanced Battery Technology专题,将于2024年第一期出版。专题中收录了尉海军、郭玉国、张强、王久林、张新波、侴术雷、郭再萍、崔光磊、康飞宇、支春义、李先锋、莫一飞、朱一舟、苏东、陈军、万立骏等该领域专家合作撰写的可充电电池发展路线图,详细介绍了现有各类可充电电池技术的关键挑战以及今后的发展趋势。


文章大纲

1

Introduction

Sen Xin(辛森), Yu-Guo Guo(郭玉国), Qiang Zhang(张强), Jun Chen(陈军), Li-Jun Wan(万立)

2

Lithium-ion batteries and manganese-based cathode materials

Xu Zhang, Lin Wang, Haijun Yu(尉海军)

3

Solid-state lithium-ion batteries for grid energy storageXin Chang, Yu-Ming Zhao, Qinghai Meng(孟庆海), Yu-Guo Guo(郭玉国)

4

Solid-state lithium metal batteries

Pan Xu, Chen-Zi Zhao(赵辰孜), Qiang Zhang(张强)

5

Lithium-sulfur batteries

Jiahang Chen, Huichao Lu, Xirui Kong, Jiulin Wang(王久林)

6

Lithium-air batteries

Kai Chen, Gang Huang(黄岗), Xinbo Zhang(张新波)

7

Sodium-ion batteries and layered transition metal oxide cathodes

Yu Su, Yao Xiao(肖遥), Shu-Lei Chou(侴术雷)

8

Potassium ion batteries

Shilin Zhang(张仕林), Zaiping Guo(郭再萍)

9

Magnesium-ion batteries

Aobing Du, Guanglei Cui(崔光磊)

10

Rechargeable batteries with organic electrode materials

Gaojing Yang, Qing Zhao(赵庆), Jun Chen(陈军)

11

Aqueous metal-ion batteries

Liubing Dong, Dong Zhou(周栋), Feiyu Kang(康飞宇)

12

Zinc-ion batteries

Hu Hong, Chunyi Zhi(支春义)

13

 Flow batteries

Zhizhang Yuan(袁治章), Xianfeng Li(李先锋)

14

Computation-driven material development

Yifei Mo(莫一飞), Yizhou Zhu(朱一舟), Dongfang Yu

15

Advanced characterization techniques for battery research

Xincheng Lei, Jianxiong Zhao, Jiayi Wang, Dong Su(苏东)

详见:Sen Xin, Xu Zhang, Lin Wang, Haijun Yu, Xin Chang, Yu-Ming Zhao, Qinghai Meng, Pan Xu, Chen-Zi Zhao, Jiahang Chen, Huichao Lu, Xirui Kong, Jiulin Wang, Kai Chen, Gang Huang, Xinbo Zhang, Yu Su, Yao Xiao, Shu-Lei Chou, Shilin Zhang, Zaiping Guo, Aobing Du, Guanglei Cui, Gaojing Yang, Qing Zhao, Liubing Dong, Dong Zhou, Feiyu Kang, Hu Hong, Chunyi Zhi, Zhizhang Yuan, Xianfeng Li, Yifei Mo, Yizhou Zhu, Dongfang Yu, Xincheng Lei, Jianxiong Zhao, Jiayi Wang, Dong Su, Yu-Guo Guo, Qiang Zhang, Jun Chen, Li-Jun Wan. Roadmap for rechargeable batteries: present and beyond. Sci. China Chem., 2023, DOI: 10.1007/s11426-023-1908-9.
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