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超级电容器由于其功能密度高、循环寿命长、充放电速度快、对环境无污染等优点,被广泛应用于电动汽车、传感器、电脑存储器备用电源(UPS)、风力发电和太阳能发电等诸多领域。根据不同的储能机理,超级电容器可分为双电层电容器(EDLC)和法拉第准电容器(赝电容器)两大类。深入理解超级电容器的电荷存储机制对进一步提升超级电容器的性能至关重要。
本文来源:中科院兰州化物所 微信号 ID: LICP_CAS
中国科学院兰州化学物理研究所清洁能源化学与材料实验室阎兴斌研究员团队一直致力于超级电容器的基础和应用基础研究。2017年,该团队在Nature Communications上发表了关于EDLC在离子液体电解液中储能机理的文章,该工作为研究EDLC中离子液体阴阳离子各自的储能行为提供了新的策略(2017,8,2188.DOI:10.1038/s41467-017-02152-5)。近期,该团队与以色列Bar-Ilan大学和中国科学技术大学合作,在赝电容储能机制研究方面又取得了新进展。
二维的阳离子嵌入型由于其独特的二维结构而具有优异的电化学性能。研究人员利用电化学-原位拉曼、电化学-离散型石英晶体微天平(electrochemical quartz crystal microbalance with dissipation monitoring, EQCM-D)和密度泛函理论(DFT)深入探究了二维阳离子嵌入型氧化锰(Na0.55Mn2O4.1.5H2O,简称NMO)在中性Na2SO4电解液和碱性NaOH溶液中的储能机理。
原位拉曼的实验结果表明:在充电过程中,NMO在中性电解液中会有一个从单斜相向更加有序的六方相转变的过程。相比于在碱性电解液中的变化而言,NMO的层间距在中性电解液中也会明显变宽。在碱性电解液中的高电压区观察到了高价锰的生成(图1)。以上现象说明NMO在Na2SO4电解质中主要是钠离子参与的储能行为,而在NaOH电解液中NMO则主要发生了氧化还原反应。同时,DFT计算出了钠离子在NMO体系中的稳定吸附位点,这对深入理解拉曼光谱非常有利。EQCM-D的实验结果表明:NMO在中性电解液中的充放电过程基本无形变,可根据Sauerbrey方程计算质量变化;而NMO在碱性电解中会发生明显形变,可根据共振峰宽的变化对其形变进行定性分析(图2)。综上,NMO在中性Na2SO4电解质中,在低电势区(0-0.8 V)主要表现为表面控制的赝电容行为,但当电势大于0.8 V时,插层赝电容行为则开始占主导地位。相比之下,在碱性电解液中,NMO则会发生明显的氧化还原反应,为类电池行为。该研究验证了NMO的电荷储存机理很大程度上取决于电解液的类型,甚至在相同的电解液中不同的电压区间储能机理也不同。
该研究工作近期在线发表在Advanced Energy Materials(2018,1802707.DOI:10.1002/aenm.201802707)。该工作得到了国家自然科学基金和兰州化物所“一三五”规划重点培育项目的资助和支持。
NMO在硫酸钠和氢氧化钠电解图1:液中的原位拉曼光谱及相应的CV曲线以及峰强度随电压变化的曲线
图2 a:在中性电解液中NMO电极质量的变化及相应的CV曲线。b:在碱性电解液中NMO的共振频率变化和共振峰宽变化。
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11月20日,华润电力桦川一期150MW风电项目15MW(30MWh)储能项目EPC总承包工程招标公告发布,项目招标人为华润新能源(桦川县)有限公司,项目位于黑龙江省佳木斯市桦川县梨丰乡,采用EPC总承包方式进行招标。要求投标人自2021年11月1日至投标截止日止(以合同签订时间为准),至少有1个单体30MWh及以上
11月17日,海西公司大柴旦100万千瓦风光储项目储能电站完成首批次6个电池仓安装,标志着该项目全面进入设备安装阶段,向并网目标迈出了重要一步。该储能项目总装机规模为200兆瓦/800兆瓦时,由青海省首个7种形式储能实证基地和集中式磷酸铁锂电池储能175兆瓦/700兆瓦时组成。装配35个集中储能单元、35
11月20日,甘肃华电甘南夏河100MW“牧光互补”光伏发电项目光伏电站及储能系统工程EPC总承包招标公告发布,项目招标人为甘肃夏河华电能源发展有限公司,项目位于甘肃省甘南藏族自治州夏河县桑科镇日芒村,项目规模为100MW光伏电站、10MW/20MWh储能系统。投标人近3年(自2021年1月1日至投标截止日),须
北极星电池网获悉,11月2日,电解液龙头企业天赐材料通报称,公司位于广东广州黄浦区的厂区车间发生火灾,根据公告,现场无人员受伤。天赐材料表示,此次火情事件不涉及电解液及其他电池材料产品和业务,经公司初步评估,预计对公司生产经营影响较小。
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去年以来,受电解液市场的供需不平衡影响,产品市场价格经过了较大幅度的下跌。同时,受下游需求不足导致开工率降低等因素影响,电解液行业普遍处于盈利周期底部承压状态,竞争持续激烈。从业绩方面来看,今年上半年新宙邦实现营业收入35.82亿元,同比增长4.35%;归母净利润4.16亿元,同比下降19.54%。
北极星储能网获悉,9月10日,黑龙江省工业和信息化厅公开征求《黑龙江省钒产业发展规划(2024—2030年)(征求意见稿)》意见建议。文件指出,规划以近期目标(2024—2026年)为重点,确保相关目标和任务得到全面落实;兼顾中长期发展(2027—2030年),引领全省钒产业持续进步。到2026年,建成双鸭山
北极星储能网获悉,9月12日,四川攀枝花市钒钛高新区管委会与四川发展兴欣钒能源科技有限公司签订战略合作框架协议。川发兴能公司将在钒钛高新区投资建设12万立方米/年短流程钒电解液制备产线,打造国内规模最大的钒电解液生产基地。据了解,近年来,钒钛高新区深入实施工业强市战略,积极招引钒电池储
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北极星电池网获悉,8月26日天际股份公告称,2024年8月24日上午10时左右,全资子公司江苏新泰材料科技有限公司三个车间中的二车间四楼电气线路短路发生局部火灾事故,但主体设备和金属管道基本未受损,且火势于当天上午11时左右扑灭。据悉,天际新能源科技股份有限公司,主要从事电解液材料六氟磷酸锂及
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