氢能作为清洁能源转型的关键,其储运技术至关重要。固态储氢凭借高容量和安全性优势,成为突破储运瓶颈的有效途径。本文紧扣“材料动态响应—系统集成优化”主线,系统梳理了金属氢化物、复杂氢化物等主要固态储氢材料的热力学与动力学特性、循环稳定性及其受热管理、结构设计等因素影响的动态响应。在系统层面,综述了储氢装置在换热器设计、温控策略、安全防护及结构紧凑化方面的集成优化方法,并结合成本构成探讨了经济性制约因素。总体而言,开发低成本、高容量、快动力学的储氢材料,并优化热管理与系统集成方案,是实现固态储氢规模化和商业化的核心。

0.5~20 μm超细金属粉末在金属注射成形领域具有重要应用价值,但传统气雾化、等离子体雾化等方法难以实现0.5~20 μm段粉末的高收得率。对等离子体雾化流场在物理空间进行约束已被证明是提升0~20 μm段粉末收得率的有效路径,但约束喷嘴结构对粉末粒径分布的映射关系尚不清晰,导致难以进一步提升该段粉末的收得率。本文通过计算流体力学仿真,研究飞行液滴等离子体雾化（IDPA）流场中约束喷嘴结构对粉末粒径分布的影响。仿真结果表明：喷嘴内喉道处流场的速度空间梯度是影响粉末粒径分布的主要因素,其中喷嘴喉道直径与速度空间梯度呈反比关系。宏观工艺结果表明：喷嘴喉道直径的变化对D₁₀和D₅₀影响较大,而对D₉₀几乎不影响,0~20 μm段TC4钛合金粉末占比可达到81.5%。上述结果为金属注射成形用球形粉末的IDPA工艺开发提供了有益的理论指导。

利用JMatPro、Deform-3D软件数值模拟并结合微观组织表征,对D41A粉末不锈钢热轧圆棒表面裂纹的产生原因进行了分析。结果表明：D41A粉末不锈钢热轧态钢棒的组织为碳化物和基体组织,圆棒表层处碳化物的面积占比为35%且粒径尺寸小于7 μm。裂纹均从表面产生,斜向内扩展。Deform-3D数值模拟结果表明,复杂的轧辊形状和往复式多道次轧制工艺使工件受到的应力状况复杂,其中第4道次表面存在最大值为183 MPa的拉应力。表层碳化物异常密集以及轧制工艺过程产生的表层拉应力是导致D41A圆棒表面裂纹产生的主要原因。

激光粉末床熔融非平衡凝固条件下形成的连续晶界析出相极易导致合金脆性开裂,从而使其强韧性能匹配较差。本研究探索了固溶处理对打印态Al-Cu-Ni-Mg-Si合金微观组织及力学性能的调控行为。基于差示扫描量热法（DSC）热反应过程进行固溶温度设计,通过研究微观形貌、组织特征演变规律,以协同调控合金综合力学性能。研究表明,在打印态下Al₂Cu、Al₇Cu₄Ni以及Mg₂Si等析出相在晶界富集,导致合金在应力载荷下脆性断裂。通过固溶处理调控析出相与基体晶粒组织特征使断裂机制完全转变为韧性断裂。在较低温度、短时保温处理后（480 ℃-1 h）,由于析出相部分固溶与柱状晶再结晶行为使打印态合金伸长率由10.4%提高至15.0%;同时,α-Al晶粒的固溶强化及脱溶析出的纳米相强化贡献,使合金屈服强度无明显衰减（340.3 MPa）,且极限抗拉强度由438.5 MPa提升至485.3 MPa,实现了激光粉末床熔融铝合金的强韧性能优化。

采用激光熔化沉积技术（laser melting deposition, LMD）制备了Al₇(VCoNi)₉₃中熵合金试样,研究了激光功率对中熵合金成形组织与性能的影响。结果表明,Al₇(VCoNi)₉₃中熵合金LMD试样的显微组织主要为面心立方（FCC）和体心立方（BCC）双相结构,并存在少量σ析出相。激光功率由1 800 W增至2 600 W时,Al₇(VCoNi)₉₃中熵合金LMD试样抗拉强度由1 256.5 MPa降低至1 172 MPa,断后伸长率由24.25%增至25.5%,室温冲击韧性值由17.75 J/cm²提升至21.63 J/cm²。分析其原因：随着激光功率增加,成形组织σ析出相减少,BCC相比例减小,致使Al₇(VCoNi)₉₃中熵合金LMD试样抗拉强度减少,冲击韧性增加。

研究了硫酸渣直接还原-磁选回收铁工艺,采用四因素三水平正交试验研究了烟煤用量、CaO用量、还原温度和还原时间对还原铁中TFe品位和铁回收率的影响。结果表明,在硫酸渣直接还原过程中,各因素影响TFe品位的主次顺序为CaO用量>烟煤用量>还原温度>还原时间,影响铁回收率的主次顺序为烟煤用量>CaO用量>还原温度>还原时间。将100%硫酸渣、30%烟煤和10%CaO在1 200 ℃温度下焙烧60 min后进行磨矿-磁选,当磨矿细度-0.074 mm占51.66%、磁场强度0.10 T时,可得到TFe品位90.22%、铁回收率92.17%、含硫0.27%的直接还原铁。

TZM合金作为关键的高温结构材料,其表面硬度及耐磨性欠佳,影响了其服役寿命与可靠性。本研究针对钼顶头所采用的TZM合金展开具体分析,运用高温表面微渗碳技术,使碳原子以间隙固溶的形式渗入钼合金表面,形成梯度碳含量分布,缓解界面应力,防止脆性Mo₂C集中析出,提升表面硬度。深入分析了温度及时间对渗碳层微观组织和力学性能的影响。结果表明：随着微渗碳温度由1 000 ℃升高到1 300 ℃,碳扩散系数明显增大,表面硬度从428.7HV急剧跃升至1 520.6HV,增幅达到570%,渗碳层厚度稳定在18~22 μm,并且没有裂纹产生,碳在表面的扩散遵循菲克第二定律。本研究能够有效提高极端工况下的钼合金服役寿命。

以市面常见的2种铜粉作为胎体原料,采用真空热压烧结工艺经900、950、1 000、1 050、1 100 ℃烧结制备金刚石（铬）/铜复合材料,分析材料性能随温度变化情况,对比研究不同铜粉制备的金刚石/铜复合材料的性能稳定性。结果表明,在致密程度上,A批（电解铜粉）枝晶状铜粉制备的复合材料在不同烧结温度下的致密度相对稳定,基本在91.5%;在热导率方面,A批材料的热导率最高可达228 W/(m·K),相对高于B批材料的热导率;在力学性能方面,A批复合材料平均弯曲强度为195 MPa,相较于B批次材料提高了32%。相同工艺条件下,A批铜粉更适合用作复合材料的胎体原料。

异恶唑基电解液由于其优异的离子电导率和低温高倍率性能,被应用于低温快充条件下。然而由于其抗氧化性和室温循环稳定性较差,限制了其在室温和高比能正极中的应用。本文引入了低粘度、低凝固点的羧酸酯溶剂丙酸乙酯（EP）作为共溶剂,研究了不同体积分数EP对异恶唑基电解液性能的影响。研究发现,EP的加入可将异恶唑基电解液的电化学窗口拓宽至4.85 V,并且改善了电解液与隔膜的浸润性,降低了界面阻抗。随着EP含量的增加,所制备的NCM811||Li电池在室温下的电化学稳定性逐渐提升,在25 ℃、3 C倍率下循环200圈后仍有77.9%的容量保持率。通过界面分析表明,EP的加入还有效改善了锂沉积形貌并且抑制了锂枝晶生长和溶剂的分解。

针对高比能三元锂电池在低温环境下面临的体相传输动力学迟缓与界面阻抗剧增等问题,本研究提出了一种基于体相-界面优化低温电解液设计方案。研究表明,通过引入低黏滞阻力的羧酸酯类分子构建复合溶剂体系,可有效降低低温下锂离子的迁移阻力,使体系在-20 ℃下的离子电导率达到7.866 mS/cm。进一步地,采用LiPF₆、LiFSI、LiBF₄与LiDFOB的多锂盐协同策略,显著改善了锂盐在低温环境下的解离动力学。该策略使电解液在-20 ℃下的离子电导率提升至8.751 mS/cm,达到常规商用电解液的室温（25 ℃）水平。此外,通过引入氟代碳酸乙烯酯（FEC）与硫酸乙烯酯（DTD）作为共成膜添加剂,有效优化了电极/电解液界面,进一步增强了NCM₉₀||SiC（碳化硅）软包电池的低温电化学可逆性。-20 ℃低温循环测试表明,该低温电解液展现出优异的循环稳定性,15圈后的容量保持率高达97.05%。本研究证实了体相-界面优化策略在克服低温电荷传输瓶颈中的关键作用,为极端环境下高性能锂离子电池电解液的定向开发提供了重要的实践范式。

钠离子电池层状氧化物正极材料由于其可变的成分和高的理论容量而被深入研究。高电压窗口下具有氧阴离子氧化还原的材料被认为是提升能量密度的重要发展方向,但高压范围内充分的氧阴离子氧化还原导致正极材料结构稳定性和循环稳定性的降低。本文通过调控Mg/Mn基超晶格结构正极材料中Na含量,进而提升其在高电压下的循环稳定性。探究不同Na/Mn的比例对氧阴离子氧化还原活性抑制的影响。通过X射线衍射发现,Na/Mn比例的变化并没有造成超晶格结构的丢失。恒流充放电测试指出随着Na含量的提升与Mn含量的降低,正极材料的容量逐渐降低,但循环和倍率性能得到提高。其中正极材料Na_0.71Cu_0.05Mg_0.23Mn_0.68O₂在1 C的倍率下初始放电容量达到161 mAh/g,循环50圈仍能保持83.2%。这些结果证明了Na含量对于钠离子电池超晶格正极材料电化学性能有着重要的影响。

本文通过液相法成功将γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷（KH-560）预包覆于O3型钠离子电池层状氧化物正极Na(Ni_1/3Fe_1/3Mn_1/3)O₂（NFM）,再经由热处理使有机包覆层与正极表面残碱反应,将其转化为均匀且稳固的硅酸钠包覆层,并利用粉末X射线衍射（XRD）、能量色散X射线谱仪（EDS）等检测表征及多种电化学测试手段证实了该工艺流程的可行性。研究发现,得益于包覆层,其循环稳定性与倍率性能得到了明显的改善。包覆0.5wt%KH-560的NFM正极在10 C高倍率下的放电比容量可达76.19 mAh/g,明显优于改性前的46.24 mAh/g。同时,经过200圈循环后,其容量保持率仍达71.06%。

随着碳酸锂价格下行,未注液磷酸铁锂（LFP）极片打成黑粉,黑粉湿法回收提取碳酸锂和磷酸铁产品,面临较大成本压力。因此,未注液LFP极片再生修复LFP正极材料,成为高值化LFP资源回收技术方向。本文将市售不同工艺剥离未注液LFP极片修复LFP正极材料,对制备工艺流程进行分析,将不同工艺修复LFP正极材料采用ICP、SEM、XRD、碳硫、扣电等,测试LFP正极材料化学成分、形貌、物相、粒度分布、碳含量、压实密度、电阻率、电导率、半电池的首周放电比容量和首次库仑效率,对比分析表明：采用溶液法剥离制备LFP正极材料的铝含量和磁性异物低;采用低温裂解法剥离得到LFP,通过补锂修复LFP正极材料,0.1 C&（2.0~3.75） V放电比容量达到157.92 mAh/g,首次库仑效率99.55%,满足低端储能和A00级动力电池要求。因此,低温裂解补锂法修复LFP正极材料工艺,是最具前景获得高品质修复LFP正极材料的工艺方法之一。

以共沉淀碳酸盐前驱体（Mn_0.60Ni_0.30Co_0.10）CO₃、碳酸锂Li₂CO₃、碲酸H₆TeO₆为原料,采用固相烧结法制备体相Te掺杂的富锂锰基正极材料（Li-rich manganese-based cathode materials,LLO）。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、电化学性能分析等测试手段研究,发现Te掺杂的材料具有较大的晶格参数且循环过程中的界面阻抗较低、晶粒结构较完整。1% Te掺杂的LLO电极在2~4.65 V电压范围内,1 C循环300圈后,容量保持率为85.74%,远高于原始样的54.32%,同时在10 C高倍率下可以释放出158.3 mAh/g的容量,高于原始材料的138.1 mAh/g。因此,Te掺杂可以扩大层间距和稳定体相结构,并减少循环过程中的结构退化,使正极材料的循环稳定性和倍率性能增强。

金属钒（V）因其与钛（Ti）相似的元素性质和应用优势,用来替代Li₂TiSiO₅中的Ti以改善锂离子电池性能和降低成本。本研究采用固相烧结法,分别在900、950和1 000 ℃制备新型金属氧化物Li₂VSiO₅（LVSO）,利用SEM、EDS、XRD、XPS、ICP等表征测试探究不同温度对LVSO的性能影响。电化学测试表明：LVSO-950在100 mA/g下的首圈充/放电容量可达314.6 mAh/g和486.2 mAh/g,电池比容量在循环120次后仍趋于100%,电池性能稳定,具有较低的电荷转移阻抗和较快的离子扩散速度。

磷酸铁锂电池因其热稳定性、耐久性以及低成本等优势,被广泛应用于动力及储能系统中。然而,磷酸铁锂电池的广泛应用仍面临着严峻挑战,动力电池快速放电能力要求2C以上,由于磷酸铁锂一维通道传输的特点,2C以上倍率放电会加速磷酸铁锂电池的衰减速率,阻碍其进一步应用。研究发现,磷酸铁锂试验电芯在经历200周0.5C充电-10 min搁置-3C放电的超倍率能力限制的循环后,容量出现快速衰减,容量保持率为88.3%且极片中央显著析锂。通过循环过程中温度及超声测试,证实了磷酸铁锂实验电芯3C放电过程中导致析锂的电解液呼吸作用与温度效应的加剧。据此提出了中央析锂现象的温度浸润耦合模型,模型指出,电池在充放电过程中存在电解液的吞吐及温度分布的不均,造成极片不同区域锂传输速率不一致,引起负极中央区域锂的聚集。最后,从治本及治标的角度,具体地提出优化充放电策略、提高正极导电炭黑（1%至3.5%）以及降低极片压实密度等方法。结果表明,电芯容量保持率均得到有效提高,值得注意的是,在200圈时,相比于常规测试下实验电芯95.9%的容量保持率,正极高导电炭黑组提升至98.5%,且中央析锂问题得到有效抑制。

为精准把控锂离子电池全生命周期内的安全性能变化规律,明确其老化过程中的安全边界,本研究以循环老化后的锂离子电池为研究对象,开展电、热、力多维度滥用测试实验,系统探究电池在不同老化阶段下的安全特性演变机制。本研究表明在轻微过充条件下,随着电池老化,过充产热也随之降低,安全性有所提升。但针对极端过充情况,老化电池的稳定性明显降低,过充至29 V左右即可引发电池热失控,而有2/3支新鲜电池过充至60 V仅局部热失控,最高温度仅110 ℃左右,热失控触发电压随电池老化明显下降。绝热热失控测试揭示了电池经历循环老化后,自产热温度T₁可从120 ℃下降至60 ℃,软包电池的破口泄压温度也呈降低趋势,在轻微热滥用工况,电池热稳定性有所下降,但是电池热失控触发温度逐渐升高以及热失控最高温度和最大升温速率降低又表明老化电池在极端热滥用工况更难触发热失控,对人身和财产的危害性降低。在针刺、重物冲击等机械滥用情况,磷酸铁锂电池全生命周期均可达到不起火不爆炸,且电池的温升均随着电池老化有所降低,安全性轻微提升。本文针对磷酸铁锂电池全生命周期的安全边界研究有助于进一步明确磷酸铁锂软包电池的安全特性,为电池的热失控防控、寿命管理与系统安全设计提供理论依据和数据支撑。

针对锂电池荷电状态（SOC）的准确估计需求及单一算法在动态工况下适应性不足的问题,本文提出一种基于电压残差加权融合算法的双时间尺度SOC估计方法。该方法首先采用Thevenin等效电路模型,结合带遗忘因子的递推最小二乘法（FFRLS）进行在线参数辨识,以表征电池在微观与宏观时间尺度下的动态特性。随后,分别利用扩展卡尔曼滤波（EKF）和H无穷滤波（HIF）进行SOC初步估计,并针对单一算法存在的误差波动大、无法兼顾多尺度估计需求等不足,引入电压残差加权融合（RWF）策略,通过双尺度协同优化权重分配,进一步提升SOC估算精度。实验结果表明,所提出的双时间尺度电压残差加权融合算法（T-RWF）在动态工况下的SOC估计误差小于1.082%,相较于单一算法及传统融合方法,具有更高的估计精度和更好的鲁棒性。同时,该方法在保证估计性能的前提下,兼顾了计算效率,适用于电池管理系统的在线应用需求。研究验证了多算法融合与双尺度协同机制在提升锂电池状态估计性能方面的有效性。

针对磷酸铁锂电池在动态工况下因极化干扰与平坦电压平台导致荷电状态估计失真的问题,本文提出了一种融合电学参数与光纤热响应特征的多模态估计模型。利用光纤布拉格光栅传感器阵列原位获取电池表面高分辨的空间温度场与瞬态热响应特征,构建卷积神经网络-长短期记忆网络混合神经网络,实现热学特征与常规电学参数的联合解码。多工况对比实验表明,在脉冲放电等复杂工况下,传统电参数模型易受极化电压突变干扰,产生明显估计偏移;而所提模型通过引入光纤热响应数据,有效补偿了电学观测盲区的状态信息缺失,预测均方根误差降至1.327 0%,显著优于电参数模型。研究表明,热-电多模态数据融合可有效提升复杂工况下动力电池状态估计的精度与鲁棒性。

高比能锂离子电池正向400 Wh/kg能量密度演进,在电动汽车、储能及无人机、机器人等新场景加速应用的同时,热失控风险日益突出。热失控并非单一反应瞬时触发,而是负极SEI失稳、负极与电解液反应、溶剂分解、正极界面反应与相变释氧、以及物质迁移引发的串扰反应等多个放热过程相继发生并叠加形成,导致放热速率骤增并形成剧烈失控。本文围绕热失控反应时序,总结提升热失控起始温度T₁的电解液与界面设计策略,提升热失控触发温度T₂的内短路抑制与正极界面稳定化方法,以及降低热失控最高温度T₃的阻燃电解液、提前卸载电极能量与抑制串扰等措施,为高比能电池本征安全设计提供参考。

随着新能源汽车和储能技术的快速发展,锂离子电池的安全性问题日益受到关注。传统液态电解质存在易挥发、易燃以及热稳定性差等缺点,在极端条件下容易引发热失控,从而影响电池安全性。相比之下,固态电解质具有较高的热稳定性和机械强度,被认为是实现高安全锂电池的重要途径。其中,聚合物固态电解质因其热稳定性好、抑制锂枝晶生长,同时能够形成稳定的电极/电解质界面等优点,在固态电池领域受到广泛关注。近年来,研究人员通过结构设计、复合改性以及原位聚合等策略不断提高聚合物电解质的离子电导率和稳定性。本文综述了高安全聚合物固态电解质的研究进展,重点介绍其安全性提升机制、基于引发剂的原位聚合体系以及自聚合聚合物电解质的研究成果,并对未来发展方向进行了展望。

2021年LFP正极材料产量反超NCM正极材料,成为动力电池和储能电池的主流,2024年我国动力电池装车量548.4 GWh,LFP电池装车量409.0 GWh,占总装车量74.6%,且未来3~5年退役LFP电池将呈几何数量倍增。废旧LFP电池回收主要进行湿法提锂,但随着碳酸锂价格下行,面临较大成本压力。因此,LFP锂离子电池正极废料短程修复再生被广泛研究,其中核心关键问题是正极材料与集流体铝箔的分离。本论文系统性阐述归纳注液LFP正极极片湿法（水、酸、碱、溶剂和特殊装置）和干法（机械粉碎、煅烧、特殊装置）剥离,为注液LFP正极极片资源再生、高值化修复制备LFP正极材料提供参考,实现注液LFP电池正极极片资源化最佳利用,为新质生产力的发展提供动力。

随着废旧锂离子电池（LIBs）数量的增加,有价金属资源的可持续性利用及其对环境的影响日益受到关注,特别是高价值金属资源的回收与再利用问题已成为研究热点。Li[Ni_xCo_yMn_1-x-y]O₂(NCM)正极材料是废旧LIBs的重要组成部分之一,其中含有高价值的过渡金属元素以及锂元素,应及时回收。目前,由于高成本和高污染,湿法冶金和火法冶金技术逐渐被直接再生技术所取代。此外,一种旨在改善失效正极材料电化学性能的升级再生技术正在兴起,成为回收废旧LIBs的另一个方向。本综述首先简要介绍了NCM正极材料在循环过程中的失效机制,其次总结了各种升级再生策略的最新研究进展。此外,还讨论了废旧LIBs升级再生技术未来的机遇和挑战,为产业发展提供了启示。

O3型NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂（NFM111）层状氧化物作为钠离子电池正极材料的典型代表,具有高容量、低成本及合成工艺简单等优势,在钠离子电池领域具有广阔的应用前景。然而,其在充放电过程中的复杂相变、离子迁移、界面副反应等问题,严重制约了循环稳定性与快充性能。本文从元素掺杂、表面包覆、形貌与微结构调控3个方面介绍了NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂材料的研究进展,元素掺杂通过引入异质离子,稳定体相结构,抑制有害相变并拓宽钠离子扩散通道;表面包覆构建界面保护层,隔绝电解液侵蚀并提升空气稳定性;形貌与微结构调控通过单晶化、浓度梯度设计等方法增强材料的结构稳定性和循环稳定性。最后,从多策略协同改性、理论计算和人工智能辅助筛选等方面展望了O3型NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂的发展方向。

随着消费型锂电产品的广泛应用,电池“鼓包”问题日益突出,成为影响产品安全和使用寿命的关键因素。本文系统综述了软包锂电池膨胀的研究现状,旨在阐明膨胀机理、表征技术、安全预警方法及风险管控策略,为提升消费电子产品的本质安全水平提供理论参考。首先,基于国内外召回数据,梳理了锂电池膨胀与火灾事故的关联性,证实膨胀是热失控发生前的重要物理征兆之一;其次,从可逆与不可逆膨胀维度阐述了锂电池膨胀的物理化学机制,并重点分析了不可逆膨胀的形成机制;在此基础上,结合软包电池结构特点详细分析了其宏观与微观膨胀行为特征,并探讨了外部压力和负极材料类型对膨胀特性的影响;最后,重点讨论了膨胀特性的表征技术进展以及基于膨胀特性的锂电池安全预警技术研究进展,揭示了膨胀信号在热失控早期预警、电池健康状态预测和内部短路检测等方面的独特应用潜力,并对未来研究方向,特别是建立“热-电-力”多物理场耦合表征体系、开发集成化原位检测装置、制定膨胀锂电池安全风险标准等方面进行了展望。本文旨在为深入理解软包锂电池膨胀行为、开发有效的安全监测与预警技术和产品优化提供系统的理论参考和技术指引。

锂辉石（Spodumene）作为一种高含锂量的铝硅酸盐矿物,其独特的矿物特性与相变机制对高性能电池开发具有重要意义。本文系统综述了锂辉石的晶体结构、相变规律及其在电池材料中的应用现状。研究表明,锂辉石存在α、β和γ三种物相,其中致密的α相通过高温焙烧转化为疏松多孔的β相,是实现锂离子高效迁移的关键。在应用领域,锂辉石不仅是核心锂源,其在新型电池体系中的功能化应用已成为研究热点,分别在锂硫电池隔膜改性,锂电池固态电解质和锂电池正极烧成用匣钵材料等应用方面有了突破进展。通过静电纺丝等工艺构建的锂辉石@钴负载碳纳米纤维（Spd-Co-CNFs）异质结构,利用锂辉石的“锂离子筛”效应与纳米碳的导电催化作用,有效抑制了锂硫电池中的多硫化物穿梭;同时,锂辉石在提升固体电解质界面稳定性及增强锂电池正极烧成用匣钵材料抗热震性能方面亦表现优异。深入解析锂辉石的相变诱导机制及界面效应,将为下一代高能量密度、长寿命储能系统的设计提供重要的材料学支撑。

弛豫铁电聚合物凭借极性纳米微区结构,兼具高介电常数、低能耗、优异柔韧性与电化学稳定性等优势,在锂电池领域展现出独特优势。本文综述了弛豫铁电聚合物的材料体系演进与设计策略,通过分子链化学缺陷设计瓦解长程铁电畴,利用支化和交联实现力学和离子传输的协同提升。在电池应用中,通过协同正极界面的电场调控、电解质体相的载流子解离以及负极侧的均匀沉积,全面提升了电化学性能。然而,其规模化应用仍面临合成成本高、加工适配性差、长期循环稳定性不明及多场耦合机制认知不足等挑战。未来研究应聚焦无氟体系开发、多尺度结构调控,结合原位表征与机器学习深入解析极化-传输耦合机制,并拓展全固态电池及柔性器件等新型体系,推动弛豫铁电聚合物从实验室突破走向实际应用。

水系锌离子电池具有理论上高安全、低成本、高负极容量等优势,在大规模储能应用方面前景广阔,然而其存在的电解液副反应以及随之带来的安全隐患阻碍其实际应用。本文概述水系锌离子电池析氢、枝晶生长、电极腐蚀钝化、电解液局限等问题的成因与危害,综述安全性优化机制与核心调控策略。通过负极界面工程强化、液态电解质成分优化、固态/准固态电解质设计以及功能隔膜优化策略,实现水系锌离子电池安全性能提升,为高安全长寿命水系锌离子电池前沿研究与实际应用提供参考。