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1.
近几年,钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池发展迅速,效率已经从13.7%提升到29.1%.由于叠层电池器件的制作工艺复杂,而叠层太阳电池中的光学损失对转换效率的影响很大,所以通过光学模拟进而获得高效电池至关重要.本文首先从商业软件和自建模型两方面概述了光学模拟的方法,接着从反射损失和寄生吸收两方面针对光学模拟研究进展进行了总结和分析,最后指出了叠层电池光学模拟过程中需要注意的问题.钙钛矿/硅异质结叠层太阳电池的转换效率极限最高可达40%,具备很大的提升空间,结合模拟工作的研究,叠层电池的发展将会取得更大的进步.  相似文献   
2.
3.
通过溶剂热反应-水热处理的途径,制备了无定形碳包覆的ZnS纳米晶体(ZnS@C)与还原氧化石墨烯(rGO)复合的ZnS@C/rGO复合材料,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)对复合材料进行了形貌和微观结构的表征。电化学测试结果表明,与ZnS@C和ZnS/rGO相比,所制备的ZnS@C/rGO复合材料显示了显著增强的电化学储锂性能,在100 mA·g-1电流密度下,其电化学储锂的首次可逆比容量为1 101 mAh·g-1,充放电循环100次后其可逆比容量为1 569 mAh·g-1。在不同电流密度下循环1 200次后,仍保持在2.0 A·g-1电流密度下有1 096 mAh·g-1的可逆比容量,显示了其稳定的长循环性能。  相似文献   
4.
朱振威  邱景义  王莉  曹高萍  何向明  王京  张浩 《电化学》2022,28(12):2219003
锂离子电池已成为解决现代社会储能问题的最佳解决方案之一。然而,电池材料和器件开发都是复杂的多变量问题,传统的依赖研究人员进行实验的试错法在电池性能提升方面遇到了瓶颈。人工智能(AI)具有强大的高速、海量数据处理能力,是上述突破研究瓶颈的最具潜力的技术。其中,机器学习 (ML) 算法在评估多维数据变量和集合之间的组合关联方面的独特优势有望帮助研究人员发现不同因素之间的相互作用规律并阐明材料合成和设备制造的机制。本综述总结了锂离子电池传统研究方法遇到的各种挑战,并详细介绍了人工智能在电池材料研究、电池器件设计与制造、材料与器件表征、电池循环寿命与安全性评估等方面的应用。最重要的是,我们介绍了AI和ML在电池研究中面临的挑战,并讨论了它们应用的缺点和前景。我们相信,未来实验科学家、数学建模专家和AI专家之间更紧密的合作将极大地促进AI和ML方法用以解决传统方法难以克服的电池和材料问题。  相似文献   
5.
催化剂由于具有降低电化学过电位和改善动力学条件的能力,在各种储能器件中起着至关重要的作用.在锂离子电池中,首圈放电过程中形成的固体电解质界面膜,通常被认为是一旦形成就稳定不分解的.而在过渡金属的催化下,这种电解质分解衍生的聚合物凝胶状膜(PGF)能可逆地形成和分解.这种过渡金属催化机制可以进行催化储锂,即形成的PGF具有存储锂离子的能力,可提供额外的储锂容量,并且形成的PGF对枝晶的穿刺起到保护作用,提高锂离子电池的安全性.然而,由于锂离子电池中非常复杂的反应环境,常规测试手段很难对过渡金属的催化作用进行精准的表征.高精度测试技术的缺乏,限制了人们对催化机理的深入理解.过渡金属的磁性对价态和电子态密度高度敏感,所以在过渡金属催化过程中发生的电子转移会使其磁性发生相应的变化,这将催化与磁性紧密的联系在一起,使实时磁性测试成为研究过渡金属催化机理的有力工具.利用实时磁性测试可以精确地检测到催化过程中由电子转移产生的磁响应信号,从而对催化机理进行系统深入地研究.本文采用高精度的实时磁性测试技术对磁控溅射制备的氧化钴电极进行了测试,以得到关于锂离子电池中过渡金属催化的直接实验证据.磁控溅射制备的薄膜电极,没有导电添加剂和粘结剂的影响,尽可能地避免了其他因素对锂离子电池电化学反应过程的影响,更有利于对催化机理的深入研究.借助高精度的实时磁性测试,本文成功地检测到了在Co的催化作用下PGF的可逆形成和分解所引起的磁响应信号.此外,在不同的溅射气氛和溅射时间下,制备了一系列CoO/Co薄膜,系统研究了Co含量和薄膜厚度对催化性能的影响,得到了关于过渡族金属催化的更系统、更深入的认识.实时磁性测试结果表明,Co含量增加会使Co的催化作用增强,使催化过程中产生的磁响应信号变得更强.另外,电极厚度的降低可以提高催化储锂在电化学储锂中的占比,使得催化反应的磁响应信号变得更加明显.本文强调了实时磁性测试在催化领域研究中的重要性,加深了对过渡金属催化机理的认识,为设计基于催化储能的新型储能器件提供了关键的指导作用.  相似文献   
6.
Aimed at the internal short circuit problem due to large deformation of the prismatic lithium-ion battery cell under impact loadings, a simplified battery model was first established. Then the motion equations of velocity and displacement based on the membrane factor method were proposed. With the effects of the face-sheet thickness and the densification region on the normalized final deflection, impact response characteristics of prismatic battery cells were investigated in detail. The results show that, the improved motion equations involving the membrane factor can reflect the dynamic response mechanisms of the prismatic battery cell under impact loadings, and the large deflection under high-speed impact can be predicted. With the increase of the face-sheet thickness, the deflection of the battery cell’s lower part decreases obviously. However, the densification region expands with the face-sheet thickness. The deflection and the densification region of the cell’s lower part both increase with the inner core density of the battery. This proposed impact model provides a theoretical guidance for the multi-functional integrated dynamic design of prismatic battery cells. © 2022 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.  相似文献   
7.
目前单原子催化剂的研究呈现爆发式增长, 已然成为材料科学和催化领域的明星材料和研究热点. 前期报道的单原子催化剂研究主要针对某一个应用方向进行探讨, 较少研究催化剂的双功能或多功能应用. 近年来, 为了拓展单原子催化剂在更多领域和方向的应用, 具有双功能甚至多功能的单原子催化剂的设计开发备受关注. 本文综合评述了近年来具有双功能活性的单原子催化剂的研究进展, 重点介绍了其在电化学领域中的最新应用研究. 最后, 对具有双功能活性的单原子催化剂发展研究中存在的问题进行了简要分析, 并对未来发展前景进行了展望.  相似文献   
8.
太阳能驱动的光电化学(PEC)水分解可以有效地将太阳能转化为化学能,作为解决环境排放和能源危机最具前景的途径之一,已经引起了科学界的广泛关注.PEC水分解系统由两个半反应组成:在光阳极上的析氧反应(OER)和光阴极上的析氢反应(HER).PEC系统的太阳能转化效率主要由光阳极/电解质界面的OER过程所决定,这是一个非常复杂且涉及质子偶联的多步四电子转移过程.钒酸铋(BiVO4)是应用于PEC水分解的典型且具有实际应用前景的光阳极材料之一.然而,由于不良的表面电荷转移、电荷在光阳极/电解质结面处的表面复合以及缓慢的OER动力学等因素,导致BiVO4的PEC性能受到严重限制.本文开发了一种新颖有效的解决方案,以低成本、高电导率和具有快速电荷转移能力的硫化钴装饰来提升BiVO4光阳极的PEC活性,X射线多晶衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征,研究结果表明CoS成功装饰于BiVO4表面.采用紫外-可见吸收光谱(UV-VisDRS)研究了BiVO4和复合光阳极CoS/BiVO4的光学性质,结果表明,与纯的BiVO4相比,CoS/BiVO4光阳极在可见光范围内光吸收能力有所增强.将制备的BiVO4和CoS/BiVO4光阳极应用于PEC分解水实验中,结果表明,相对于1.23 V可逆氢电极,在光照下,CoS/BiVO4光阳极的光电流密度显著提升,可高达3.2 m Acm-2,是纯BiVO4的2.5倍以上.与纯BiVO4相比,CoS/BiVO4光阳极的起始氧化电位显示出负向偏移0.2 V,表明析氧过电势得到有效减小.入射光子转换效率(IPCE)测试结果表明,CoS/BiVO4光阳极的入射光子转换效率在500 nm之前的可见光范围内得到明显提升,其中,CoS/BiVO4的IPCE值在380 nm处达到最大.此外,由于CoS的装饰作用,CoS/BiVO4光阳极的电荷注入效率和电荷分离效率均得到较大的提升,分别达到75.8%(相较于纯BiVO4光阳极的36.7%)和79.8%(相较于纯BiVO4光阳极的66.8%).电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,通过CoS的装饰,CoS/BiVO4光阳极的界面电荷转移电阻得到有效降低,证明其界面电荷转移动力学得到有效提升.光致发光光谱测试结果表明,CoS的装饰显著提高了BiVO4的光生电子-空穴对的分离效率,进一步证明BiVO4表面的CoS装饰在其PEC分解水中起着非常积极的作用.本文为通过表面修饰设计应用于PEC水分解的有效的光阳极提供了新思路.  相似文献   
9.
二氧化钒(VO2)作为一种长久以来备受关注的新型可逆相变材料,发展潜力巨大,其相变温度(TMIT)的调控一直是研究热点。本文主要利用锗离子作为掺杂离子探索其对VO2薄膜TMIT的影响,并尝试解释其内部作用机理。在约1 cm2大小抛光的氧化铝薄片上沉积了一系列含不同比例锗离子VO2薄膜。研究发现锗离子作为掺杂离子确实有利于TMIT的提高(本课题TMIT最大可达84.7 ℃)。TMIT提高的主要原因是锗离子的引入能够强化单斜态V-V二聚体的稳定性,进而增强单斜态的稳定性,使得低温单斜态向四方金红石态转变更加困难。  相似文献   
10.
由于正交相五氧化二铌(T-Nb2O5)为ReO3型层状结构,锂、钠离子可以在其(001)平面快速脱嵌,而在[001]方向的传输一般较难。本研究通过原位透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)方法研究钠在T-Nb2O5纳米片(001)面内及[001]方向的钠离子电化学嵌入行为,发现由于纳米片晶体存在大量的位错和畴界,钠离子可通过这些缺陷穿越(001)面扩散,并进而在深层的(001)面内快速扩散。同时,本研究还发现刚合成的T-Nb2O5纳米片在[001]方向上存在调制结构,存在交替分布的压应变和张应变区域,而钠离子的嵌入可以调节这些应变分布。  相似文献   
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