寧德時代牽頭成立的電化學(xué)儲能技術(shù)國家工程研究中心獲批

由寧德時代牽頭，聯(lián)合清華、廈大等6所高等院校和中國電力科學(xué)院、中國汽車技術(shù)研發(fā)中心等2家科研院所以及廈門鎢業(yè)等7家上下游企業(yè)共同組建的研究中心獲批“國家工程研究中心”——電化學(xué)儲能技術(shù)國家工程研究中心。據(jù)悉，這是國家與改革委員會2018年以來批復(fù)的唯一一家國家工程研究中心。據(jù)了解，該工程中心聚焦動力電池領(lǐng)域存在的“里程焦慮”、“安全焦慮”、“壽命焦慮”、回收和再利用體系不健全等突出問題，重點開展高能量與高功率密度電池、超短快充電池、高壽命電池、電池管理系統(tǒng)精算、超強環(huán)境適應(yīng)性的電池包設(shè)計、電池梯次利用與循環(huán)再生利用、電池安全性與耐久性評估等關(guān)鍵核心技術(shù)開發(fā)和工程化，推動先進儲能技術(shù)、工藝、產(chǎn)品和裝備研制和轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，提升動力電池領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步和核心競爭力，推動我國動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

該工程中心預(yù)計2020年底完成籌建工作，突破高功率密度電池、超短快充、超長循環(huán)壽命等儲能關(guān)鍵核心技術(shù)，目標到2027年建成一個技術(shù)創(chuàng)新平臺。（寧德晚報）

公交車有望率先實現(xiàn)全面新能源化

12月5日，工業(yè)和信息化部賽迪顧問在京發(fā)布《2018中國新能源公交車城市推廣研究報告》。報告顯示，目前中國每3輛公交車中就有一輛是新能源車型；報告預(yù)測，公交車有望率先實現(xiàn)全面新能源化。

經(jīng)過10余年的發(fā)展，新能源公交車在全國各地已不鮮見，在發(fā)揮節(jié)能減排效用的同時，通過技術(shù)積累不斷推動產(chǎn)業(yè)成熟發(fā)展?？萍疾?、財政部、發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部在2009年1月共同發(fā)起“10城千輛工程”，重點推進新能源汽車在大中城市公共交通領(lǐng)域中的發(fā)展。歷經(jīng)10年時間，新能源公交車已經(jīng)大量置換傳統(tǒng)公交車，成為全國各地公共交通新選擇。在北京，新能源公交車筑起了長安街上的移動風(fēng)景線。

全國各地都在加緊新能源公交車的置換投運工作。從工業(yè)和信息化部了解到，截至2017年底，我國交通運輸行業(yè)新能源公交車累計超過25萬輛，占全國公共汽電車總量的近40%。其中廣東省廣州市和西藏自治區(qū)、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團新增和更換公交車中新能源汽車比重達100%，湖南省長沙市新能源公交車輛比例超過80%，浙江省杭州市主城區(qū)新能源和清潔能源公交車輛達100%。

根據(jù)“十三五”城市公共交通發(fā)展規(guī)劃綱要，到2020年，全國重點區(qū)域的直轄市、省會城市、計劃單列市建成區(qū)公交車將全部更換為新能源汽車。據(jù)交通運輸部公路科學(xué)研究院預(yù)測，在“十三五”期間，全國新能源公交車的能源消耗量將累計降低593萬t標準煤，減少碳排放1 250萬t。除了帶來實實在在的減排效果，“先走一步”的公交行業(yè)還通過技術(shù)的迭代推動了國家新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。相較于歐美等發(fā)達國家，中國汽車行業(yè)起步晚，制造技術(shù)底子薄。在國家確定發(fā)展新能源汽車戰(zhàn)略后，傳統(tǒng)汽車制造業(yè)難以提供有效助力。而公交行業(yè)作為城市交通體系的組成部分，具有運營線路和里程固定、有專屬停車場站建設(shè)充電設(shè)施和有公共財政補貼等優(yōu)勢，為新能源汽車的研發(fā)、生產(chǎn)、投運提供了便利環(huán)境。許艷華表示，如今中國動力電池在全球范圍內(nèi)的出貨量已經(jīng)占到60%以上，公交先行戰(zhàn)略有效刺激了新能源汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進步，整體性能已經(jīng)大幅提升。（人民網(wǎng)）

鈣鈦礦太陽能電池材料與器件取得系列進展

近年來，鈣鈦礦太陽能電池憑借迅猛的發(fā)展受到了全球光伏產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員以及各國科學(xué)家的廣泛關(guān)注。其高的太陽能轉(zhuǎn)換效率、簡單的制備工藝和低廉的制造成本使其成為學(xué)界和工業(yè)界炙手可熱的“明星”。鈣鈦礦太陽能電池實際應(yīng)用的重要瓶頸和關(guān)鍵問題在于如何實現(xiàn)低成本、大面積、高效率器件及解決穩(wěn)定性的難題。

在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項和國家自然科學(xué)基金委的支持下，中國科學(xué)院化學(xué)研究所分子納米結(jié)構(gòu)與納米技術(shù)重點實驗室研究員胡勁松課題組在這一領(lǐng)域開展了系統(tǒng)且深入的研究，并于近期與相關(guān)合作者們一起取得了系列新進展。他們開發(fā)了一種風(fēng)刀涂布方法，實現(xiàn)了大面積鈣鈦礦薄膜、電子傳輸層（ETL）和空穴傳輸層（HTL）的高質(zhì)量涂布，在全程不需旋涂和反溶劑的情況下，獲得了轉(zhuǎn)換效率（PCE）可達20%以上的電池器件，為高效率鈣鈦礦光伏器件的低成本規(guī)?；苽涮峁┝艘环N思路。在HTL方面，開發(fā)了新型低成本、易制備的二維共軛有機小分子空穴傳輸材料OMe-TATPyr代替spiro-OMeTAD，實現(xiàn)了平均20% 的PCE。在ETL方面，研究人員發(fā)現(xiàn)在無 ETL時透明電極與鈣鈦礦薄膜間的費米能級差距減小，接觸界面能帶彎曲減弱，因此對光生電子的抽取及光生空穴的排斥作用同時減弱，使得電子在界面的轉(zhuǎn)移效率急劇下降，導(dǎo)致載流子復(fù)合嚴重，器件PCE降低。這一新的理解突破了對鈣鈦礦光伏器件結(jié)構(gòu)與異質(zhì)結(jié)界面的傳統(tǒng)認識，闡釋了無ETL器件PCE低的原因。據(jù)此，提出通過延長載流子壽命來解決無ETL鈣鈦礦光伏器件轉(zhuǎn)換效率低的新方案。發(fā)現(xiàn)當載流子壽命接近微秒時，無ETL器件的PCE可以接近傳統(tǒng)p-i-n結(jié)構(gòu)器件，并且獲得了PCE為19.52%的無ETL鈣鈦礦光伏器件。這些結(jié)果為突破鈣鈦礦器件對傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)的依賴邁出了重要的一步，也為鈣鈦礦光伏技術(shù)的理論研究和低成本規(guī)?；苽涮峁┝松钊肜斫夂投鄻踊倪x擇。（中國科學(xué)院化學(xué)研究所）

制備高效穩(wěn)定的模塊化鈣鈦礦器件取得進展

金屬鹵化物鈣鈦礦作為一種直接帶隙半導(dǎo)體材料，具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計性、帶隙可調(diào)、禁帶寬度合適、載流子遷移率高及成本低廉等優(yōu)點，是第3代薄膜太陽能電池的代表性材料。然而三維鈣鈦礦對水氧的敏感性，導(dǎo)致器件在自然工作狀態(tài)下效率急劇衰減，嚴重阻礙了鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化進程。二維鈣鈦礦作為三維鈣鈦礦的延伸材料，因其疏水性和對光照的不敏感性，穩(wěn)定性大為提高。由于二維材料結(jié)構(gòu)的特殊性，電子或空穴受量子尺寸效應(yīng)限制，其壽命和遷移率遠低于三維結(jié)構(gòu)，因而其器件光電轉(zhuǎn)化效率明顯低于三維鈣鈦礦。這種穩(wěn)定性與高效率之間的矛盾成為實際應(yīng)用的一個難題。在國家自然科學(xué)基金委、科技部和中國科學(xué)院的支持下，中科院化學(xué)研究所綠色印刷重點實驗室研究員宋延林課題組科研人員利用綠色納米印刷技術(shù)，在鈣鈦礦單晶的精細圖案化組裝、印刷柔性太陽能電池和鈣鈦礦可穿戴器件方面開展了一系列研究。

最近，該實驗室的研究人員與澳門大學(xué)物理學(xué)院合作，成功將純相的二維鈣鈦礦引入到三維鈣鈦礦體系中，克服了載流子傳輸過程受量子尺寸效應(yīng)的限制，制備出了高度趨向性的2D-3D鈣鈦礦橫向抑制結(jié)薄膜，并利用印刷技術(shù)制備出高效率、高穩(wěn)定性的模塊化鈣鈦礦太陽能電池。如下圖所示，他們選擇具有長鏈雙胺配體的二維鈣鈦礦，一方面抑制了多種二維相的形成，保證二維鈣鈦礦的超強疏水性。另一方面，二維鈣鈦礦中的胺分子可以與三維鈣鈦礦中的有機陽離子發(fā)生配位作用，可以使純相二維鈣鈦礦鑲嵌在三維鈣鈦礦晶界處，抑制載流子自晶界處的非輻射復(fù)合，阻擋水和氧在從晶界處腐蝕薄膜，得到了光電轉(zhuǎn)換效率超過21%的鈣鈦礦太陽能電池。通過印刷技術(shù)制備出的模塊化組件，在自然條件下，經(jīng)過 3 000h的衰減測試，其光電轉(zhuǎn)換效率仍然保持在初始值的90% 以上。500h的光照測試，模塊化組件效率衰減不足10%。通過這種二維-三維鈣鈦礦結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時實現(xiàn)了超高效率和超穩(wěn)定性的模塊化鈣鈦礦太陽能電池，對推動鈣鈦礦太陽能電池的實際應(yīng)用具有重要意義。（中國科學(xué)院化學(xué)研究所）

高性能、低成本的新型三元納米片電催化劑制備成功

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏團隊和高敏銳團隊合作，研制出一種高性能、低成本的新型三元納米片電催化劑。其展現(xiàn)出工業(yè)級的優(yōu)異電解水制氫潛能。近年來，國際學(xué)術(shù)界在全水解電極催化劑的設(shè)計制備方面取得了令人矚目的進展。但是，尋找能在中性水電解質(zhì)中同時展現(xiàn)高活性、高穩(wěn)定性的非貴金屬電催化劑仍是一大挑戰(zhàn)。此次研究人員采用電化學(xué)沉積和固相磷化兩步反應(yīng)，設(shè)計并成功制備了鎳摻雜的磷化鈷三元納米片電催化劑。其在中性條件下同時展現(xiàn)出優(yōu)異的水還原及氧化電催化活性和穩(wěn)定性。實驗人員將這種三元材料作為中性水全分解電解池的陰極和陽極，發(fā)現(xiàn)其性能優(yōu)于以商業(yè)貴金屬材料作為電極制備的電解池。據(jù)介紹，該工作為發(fā)展廉價三元過渡金屬磷化物作為電極，用于中性水電解制氫提供了新的思路，并展現(xiàn)出潛在的商業(yè)應(yīng)用前景。（新華網(wǎng)）

可充放電鋅離子電池及關(guān)鍵材料研發(fā)取得進展

鋅具有最低的電化學(xué)勢，體積能量密度是金屬鋰的3倍，并且在地殼中儲量豐富、環(huán)境友好，因此鋅是一種理想的負極材料。與鋰離子電池相比，水體系工作的鋅離子電池具有更高的安全性及更低的成本，適用于大規(guī)模能量存儲領(lǐng)域。

但是，鋅負極在循環(huán)充放電的過程中比金屬鋰更易形成枝晶，電池短路的風(fēng)險極大，因此目前實際應(yīng)用的鋅離子電池都是單次使用的一次電池，而非像我們手機使用的可循環(huán)充放的鋰離子電池。參考鋰離子電池領(lǐng)域，采用Zn固態(tài)電解質(zhì)替代電解液有望實現(xiàn)Zn的均勻沉積并抑制枝晶生長，從而推廣Zn金屬二次電池的應(yīng)用。遺憾的是，由于二價Zn2+與晶格作用較強，目前尚未發(fā)現(xiàn)室溫下Zn2+離子電導(dǎo)率較高的固態(tài)材料。

北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院潘鋒教授團隊利用金屬-有機框架材料（MOFs）具有利于離子快速遷移、高度可設(shè)計的有序孔道結(jié)構(gòu)，首次研發(fā)成功基于MOFs的Zn-單離子導(dǎo)體固態(tài)電解質(zhì)實現(xiàn)可穩(wěn)定充放電循環(huán)的鋅離子電池。團隊利用離子化后修飾及離子交換等手段，成功地制備了基于MOF-808的Zn2+固態(tài)電解質(zhì)（WZM）。它是一種固態(tài)的單Zn2+離子導(dǎo)體，室溫電導(dǎo)率高達0.21mS/ cm，Zn2+離子遷移數(shù)為0.93，電化學(xué)窗口為2.20V，滿足所有已知的鋅離子電池正極材料。這與在電解液中的沉積形貌不同，在WZM固態(tài)電解質(zhì)的作用下，鋅的沉積均勻、致密且沒有枝晶。

通過對比研究發(fā)現(xiàn)，這種優(yōu)良的沉積形貌得益于帶負電的MOF孔道對Zn2+的限制和誘導(dǎo)沉積機制。他們利用WZM固態(tài)電解質(zhì)組裝了Zn|WAM|VS2固態(tài)電池并進行了測試。室溫下250個循環(huán)后該固態(tài)電池的容量保持率為首圈的89%，展現(xiàn)了良好的倍率性能。（北京大學(xué)）

北京理工大學(xué)在鋰硫電池動力學(xué)調(diào)節(jié)方面研究取得新進展

近日，北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院黃佳琦課題組在鋰硫電池動力學(xué)調(diào)節(jié)方面研究取得新進展。該研究利用原位刻蝕的Ni3FeN促進多硫化物的表面反應(yīng)，并采用先進的表征技術(shù)揭示了原位催化轉(zhuǎn)化機理。該工作開拓了多金屬合金/化合物作為高倍率Li-S電池動力學(xué)促進劑的新思路，也提出了催化表面反應(yīng)和缺陷化學(xué)作用的新見解。

因為具有較高的理論比能量，Li- S電池作為鋰離子電池最有希望的替代品受到極大的關(guān)注。其高能量密度依賴于可逆的表面電化學(xué)反應(yīng)，在硫正極中引入電催化活性成分可以有效加速表面反應(yīng)動力學(xué)，從而提高硫的利用率并減輕多硫化物的穿梭效應(yīng)。然而，在電池工作條件下催化劑的真實活性相此前幾乎沒有被驗證過。深入挖掘表面反應(yīng)機理，探明催化劑活性的來源對于指導(dǎo)催化劑設(shè)計具有關(guān)鍵作用。

類似于金屬催化劑設(shè)計的合金化策略，該團隊在單金屬化合物中引入外在金屬，活化了原來的惰性相化合物，從而促進多硫化物的表面反應(yīng)動力學(xué)。以六方氮化鎳（Ni3N）作為概念驗證，其對多硫化物的催化活性較差。在引入鐵元素后，Ni3N轉(zhuǎn)變?yōu)楦呋钚缘牧⒎芥囪F氮化物（Ni3FeN）。在Ni3FeN中，處于立方結(jié)構(gòu)頂角處的較高正電性的鐵（與鎳相比）傾向于通過多硫化物的刻蝕過程浸出，從而在鎳位點的周圍留下大量空位缺陷，極大地提高了Ni3N的催化活性。鐵元素通過多硫化物的原位刻蝕作用而浸出，產(chǎn)生高活性的富空位相，從而促進了多硫化物的動力學(xué)轉(zhuǎn)化過程。這種富空位的Ni3FeN催化的Li-S電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能和高硫負載下的循環(huán)穩(wěn)定性，并且可以極大降低電解液用量。這項工作不僅闡述了惰性單金屬化合物的外在金屬活化機制，也證明了原位相演化和空位的形成在調(diào)節(jié)催化反應(yīng)中的重要作用。（北京理工大學(xué)）

全國第1個電池儲能試驗示范項目落戶甘肅

近日，從甘肅省發(fā)展改革委獲悉，為推動電力系統(tǒng)儲能新技術(shù)應(yīng)用，提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性，促進新能源消納，國家能源局復(fù)函同意甘肅省開展國家網(wǎng)域大規(guī)模電池儲能電站試驗示范工作。

甘肅網(wǎng)域大規(guī)模電池儲能電站是國家批復(fù)同意的全國第1個電池儲能試驗示范項目，按照“分期建設(shè)、分布接入、統(tǒng)一調(diào)度”的原則實施，選址在酒泉、嘉峪關(guān)、武威、張掖等地建設(shè)。其中一期建設(shè)規(guī)模720 MWh，總投資12億元，電站儲能時間4h，計劃2019年建成，后續(xù)將根據(jù)電網(wǎng)調(diào)峰需要及市場情況繼續(xù)擴建。示范項目建成后，將成為國內(nèi)最大商業(yè)化運營的儲能虛擬電廠，對推動我國規(guī)?；瘍δ芗夹g(shù)發(fā)展進步，提升電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰能力等具有積極促進作用。（甘肅日報）