随着新能源汽车的快速发展和大规模储能的应用，锂离子电池面临资源短缺及价格波动等市场风险。相比之下，钠离子电池因其资源丰富等优势而迎来了全新的发展机遇，有望在大规模电化学储能和低速电动汽车领域与锂离子电池形成互补。然而，尽管钠离子电池研究热度呈爆发式增长，商业化步伐在国内外已经起步，具备了一定的市场和技术条件，但与成熟的锂离子电池体系相比，依旧存在诸多挑战。本文主要从商业化角度出发，简要概述了钠离子电池的发展历史与产业现状。基于现有的储钠电极材料体系，重点分析了当前钠离子电池关键的正/负极材料、成本及应用前景。最后，对未来的发展机遇与挑战进行了展望，旨在为钠离子电池产业的进一步发展提供参考。

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命等优势在二次电池市场占据绝对领先地位。然而，电池热失控频繁引起火灾事故，因此电池安全研究具有重要性和紧迫性。隔膜作为锂离子电池的关键组件之一，对电池的安全运行起到至关重要的作用。开发具有高力学强度、低热收缩率和良好自熄性等优异性能的耐高温隔膜能够显著提升电池在高温环境下的安全性。本文系统性地综述了锂离子电池用耐高温隔膜的研究新进展，包括对商用聚烯烃隔膜的改性研究以及对三种常见耐高温隔膜材料（聚丙烯腈、聚偏氟乙烯和芳纶纤维）的结构与性能研究，并对隔膜的特性参数如厚度、孔隙率、离子电导率、热收缩率等进行了归纳总结。最后，对耐高温隔膜研究领域未来的发展方向与机遇进行了展望。

锂基电池（lithium-based batteries， LBBs）被广泛应用于便携式电子设备和电动汽车领域，是当前和未来储能技术中的关键组成部分。锂硫电池（lithium sulfur batteries，LSBs）因其高能量密度（2600 Wh·kg^-1），被认为是下一代高能量密度电池的理想选择。聚合物材料因其独特的长链结构和高黏附力，在LSBs黏结剂的应用中展现出卓越的性能优势。本文综述了聚合物材料在提高锂基电池安全性和稳定性方面的最新研究进展与应用前景，重点讨论了聚合物材料在LBBs隔膜修饰材料、固态电解质、黏结剂及阻燃剂中的应用情况，介绍了聚合物人工固态电解质界面膜及固态电解质对枝晶生长的抑制能力及机理，指出了聚合物的阻燃性能及其作为固态电解质的作用机理。最后，基于聚合物优异的可塑性和化学可控性，对其通过分子设计实现高离子电导率与界面稳定性实现其在LBBs储能方面的潜力进行了展望。

近年来，随着“碳达峰”和“碳中和”目标的提出，新能源电动汽车蓬勃发展，锂离子电池（LIBs）的需求量迅速攀升。然而，大规模LIBs的普及不可避免地导致退役电池数量的急剧增加，对废旧电池的高效回收和再利用成为亟待解决的重要课题。LIBs可分为三元锂离子电池、磷酸铁锂锂离子电池、钴酸锂锂离子电池和锰酸锂锂离子电池4大类，其中磷酸铁锂锂离子电池因其广泛应用而展现出较高的回收潜力。目前，废旧磷酸铁锂锂离子电池的回收工作主要集中在正极材料中有价元素的提取、材料高值化应用以及负极材料的回收与功能化开发。本文全面梳理了近年来磷酸铁锂锂离子电池材料回收利用的研究进展，重点介绍了火法冶金与湿法冶金的回收工艺，正极材料的再生及其在催化领域的创新应用，以及废旧负极石墨的再加工和石墨基功能材料的制备等技术方向。最后，结合当前技术水平，对磷酸铁锂锂离子电池材料回收利用进行了总结，并指出未来磷酸铁锂锂离子电池材料回收利用的发展方向需彰显优化分类和回收策略、创新回收技术、全面回收利用、深入研究回收机制和优化电极材料设计等，同时也提出未来回收技术的挑战在于电池组成复杂、电池形状不规则、电解液处理和回收率偏低等问题。

锂氟化碳电池因其高能量密度、卓越的安全性能及低自放电率等优势，在植入式医疗设备、军事领域、传感器、无线设备以及航空航天领域得到广泛应用，尤其在延长无导线起搏器使用寿命方面，锂氟化碳电池的性能表现至关重要。本文综述了提升锂氟化碳电池容量与电压的策略，重点讨论了以下3个方面：（1）高比容和高电压氟化碳的研发，涉及碳源结构的优化、氟化前后处理以及氟化方法的控制；（2）高性能电解液的开发，包括采用低浓度锂盐与高供体数溶剂，以及可参与反应的锂盐和溶剂；（3）电池工艺的优化，特别是厚电极和注液工艺。综合分析指出，通过精细调控碳源结构、优化氟碳键比例、改进电解液配方以及创新工艺技术有望研制出更高容量和电压的锂氟化碳电池，从而有效增强无导线起搏器的使用寿命。

近年来钠离子电池已成为全世界的研究热点，并逐步走向产业化。然而它们在性能上仍存在不足，包括相变、结构退化和电压平台等问题。因此，研究开发性能更加优异的正极材料对钠离子电池的容量和能量密度起着至关重要的作用。本文详细介绍了主要的3类钠离子电池正极材料：过渡金属氧化物、聚阴离子以及普鲁士蓝，分别阐明了各类材料在不同领域的优势，以及目前仍存在的一些局限性，同时列举了一系列目前已经证实可以用来解决钠离子电池容量低、能量密度低等缺点的改进方法和手段。此外又通过调研各公司对钠离子电池正极材料的投资和布局，分析了目前3种体系的产业化路线和发展现状并对目前的总体研究进展和未来发展方向做出了总结和讨论。未来钠离子电池随着基础研发的逐渐完善，工业化程度逐步加深，有望逐步走进日常生活中。

磷酸铁钠（NaFePO₄，NFP）正极材料具有稳定的三维结构和较高的理论比容量（154 mAh·g^-1）等优势，被认为是有潜力的钠离子电池关键材料之一。NFP分为橄榄石型和磷铁钠矿型两种晶体结构，橄榄石型NFP正极材料具有较高的放电比容量和良好的循环性能，但由于结构上的热力学不稳定，较难通过常规方法合成；磷铁钠矿型NFP虽然具有稳定的晶体结构，却因缺乏良好的钠离子扩散通道，呈现出明显的电化学惰性特征。本文基于对NFP正极材料两种晶体结构特征的分析和总结，综述了NFP材料合成方法（固相法、水热法、置换法和静电纺丝法等）和改性措施（晶体结构调控和材料表面改性等）的研究进展，指出了不同合成方法的优缺点；最后，针对目前面临的挑战和潜在的解决方案进行总结和展望，以期推动NFP材料在钠离子电池中的实用化进程。

水系锌离子电池（aqueous zinc-ion batteries，AZIBs）由于其高安全性、高理论比容量、低成本、制作简单等特点已经成为一种极具竞争力和发展前景的新型储能技术。近年来，钒基氧化物材料因其理论容量高、价态多样、电化学活性高等优点，已经被广泛用作AZIBs的正极材料。然而，电子导电性低、结构不稳定、动力学缓慢和储能机理复杂等问题，阻碍其在AZIBs中的进一步发展和应用。随着电极材料的不断优化和电极反应机理的深入探索，研究者发现，利用缺陷工程策略可以有效缓解上述问题，提升钒基氧化物正极材料的电化学性能。本文综述了钒基氧化物的储锌机理，探讨缺陷工程策略应用于水系锌离子电池钒基氧化物正极材料的研究进展，对该策略提升其储锌性能的原因进行讨论和总结，并对缺陷工程未来的研究方向进行展望，旨在促进高性能锌离子电池的发展和实际应用。

分别以4-氟苯磺酰氯和4-氰基苯磺酰氯为原料，通过磺酰化和离子交换分别合成氟代和氰基取代的磺酰亚胺锂（LiFBTFSI和LiCBTFSI），进一步通过溶液浇铸法制备两种PEO基聚合物电解质（PEO₂₀-LiFBTFSI和PEO₂₀-LiCBTFSI），并对其微观形貌、热稳定性及电化学性能进行表征。结果表明：在60 ℃、EO/Li⁺=20时，两种固态电解质的离子电导率均达到10^-4 S/cm，电化学稳定窗口均大于5 V，与磷酸铁锂组装的电池均具有较高的首次放电比容量（0.1 C，≈150 mAh·g^-1）。相比于氟代PEO₂₀-LiFBTFSI固态电解质，含氰基的PEO₂₀-LiCBTFSI固态电解质具有更优异的电化学稳定性和界面相容性，循环50次后，电池的放电比容量为137.4 mAh·g^-1，容量保持率为93.0%。此外，含氰基的PEO₂₀-LiCBTFSI固态电解质与锂金属具有良好的电化学稳定性，组装的锂对称电池在电流密度0.1 mA/cm²下稳定运行500 h而不发生短路。

通过隔膜修饰层改性隔膜是一种比较常用的抑制锂枝晶生长，提高电池安全性的手段。本文以金属锂为负极，LiFePO₄为正极，石墨烯涂层改性聚丙烯为隔膜，组装成锂电池，通过循环测试、倍率性能测试、电化学阻抗测试以及循环前后锂负极的形貌表征，探究隔膜上石墨烯涂层分别面向电池正极和面向电池负极对电池性能的影响。循环性能测试结果表明，石墨烯涂层面向负极侧的电池在0.2 C的倍率下，首次放电比容量可以达到168 mAh/g，循环500次后，放电比容量仍然可以达到154 mAh/g，容量保持率达到91.67%。电化学阻抗分析发现，石墨烯涂层面向负极侧的电池具有更低的界面电阻和更好的反应动力学，且循环后的锂负极表面均匀平整，未见明显的锂聚集。石墨烯涂层面向负极的锂电池具有更好的循环性能和更高的安全性。

分别以硝酸铈铵（Ce（NH₄）₂（NO₃）₆）和四氯化锆（ZrCl₄）为金属盐，1，4-对苯二甲酸为有机配体（H₂BDC），合成Ce-UiO-66和Zr-UiO-66两种金属有机框架（MOFs）。通过粉末X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等技术表征MOFs的晶体结构和形貌。采用真空抽滤法将Ce-UiO-66和Zr-UiO-66负载于Celgard PP商用隔膜一侧，制备MOFs修饰的功能性隔膜，组装并测试锂硫电池的电化学性能。结果表明：Ce-UiO-66改性隔膜电池具有最优的电化学性能，在0.2 C倍率下，首圈放电容量为1047 mAh·g^-1，经200周次循环后，容量保持率为77.5%，库仑效率接近100%。在不同倍率循环下，Ce-UiO-66改性隔膜电池在0.1、0.2、0.5、1、2 C倍率下的放电容量分别达到1281、945、768.1、673.2、604.7 mAh·g^-1，当返回至0.1 C时，容量恢复至951.6 mAh·g^-1，容量保持率为74.3%。上述表明Ce-UiO-66中的氧化还原活性Ce₆-oxo团簇可有效催化多硫化锂的转化反应，改善氧化还原动力学性能；此外，Ce-UiO-66还存在较多缺陷和不饱和配位点，能够有效锚定多硫化锂（LiPSs），减缓多硫化物穿梭效应，进一步提升电池的电化学性能。

面向全钒液流电池（VFB）应用，通过将合成的支化聚苯并咪唑与1，4-丁基磺酸内酯反应，制备了理论磺化度分别为30%、40%、50%和60%的磺化支化聚苯并咪唑（sb-PBI）膜。其中，sb-PBI-50膜展现出优异的钒离子阻力（9.34×10^-9 cm²/min）、质子传导能力（2.05×10^-2 S/cm）和选择性（2.20×10⁶ S·min/cm³）。将sb-PBI-50膜装配到VFB中，在80~280 mA/cm²电流密度下，其库仑效率（96.26%~98.35%）、电压效率（73.50%~90.19%）和能量效率（71.72%~86.82%）均高于商用Nafion 212膜。此外，在140 mA/cm²电流密度下，使用sb-PBI-50膜的VFB可稳定进行1170次充放电循环，且保持化学结构和微观形貌稳定，说明sb-PBI-50膜在VFB中具有好的应用潜力。

基于我国“富煤、贫油、少气”资源现状，发展煤制多孔炭电极材料技术可加快煤炭清洁高效利用转型及“双碳”目标的实现。本研究以神木烟煤为碳源，KOH为活化剂，通过一步活化策略，制备了煤基多孔炭材料。结果表明：制备的煤基多孔炭具有发达的分级孔道结构（比表面积为2094.5 m²·g^-1，孔容为0.96 cm³·g^-1），丰富的石墨化微晶，N、O杂原子共掺杂及良好的亲水性。以制备的煤基多孔炭为正极，2 mol·L^-1 ZnSO₄水溶液为电解质，Zn箔为负极，组装的扣式锌离子混合电容器在0.1 A·g^-1电流密度下比容量高达178.7 mAh·g^-1；当电流密度放大200倍至20 A·g^-1时，比容量仍维持89.2 mAh·g^-1，展现了优异的倍率性能；最大能量密度和功率密度分别为142 Wh·kg^-1和16854.9 W·kg^-1。此外，以明胶@ZnSO₄为凝胶电解质构建的准固态锌离子混合电容器同样显示出卓越的电化学性能，并具有良好的柔韧性。

以KMnO₄、MnSO₄·H₂O、（NH₄）₂S₂O₈和盐酸为原料，通过控制水热反应的温度和时间合成不同晶型的二氧化锰（MnO₂）。通过XRD、SEM、TEM技术对材料的结构和形貌进行表征。结果表明，所合成的MnO₂均为纳米颗粒，但不同晶型的MnO₂呈现出不同的微观形貌。对比其电化学性能发现：δ-MnO₂由于其独特的花球结构提供大量的反应位点，性能明显优于其他晶型的MnO₂，在2 A/g的电流密度下循环1400周次可以达到623.48 mAh/g的比容量。采用循环伏安法、电化学阻抗和恒电流间歇滴定技术探究MnO₂电极的动力学特性，δ-MnO₂拥有更高的Li⁺扩散速率。

钠离子电池由于钠元素储量丰富、成本低廉以及与锂离子电池相似的工作原理而备受瞩目，在规模化储能领域展现出巨大的应用潜力。开发具有快速充放电能力的钠离子电池，可有力支撑规模储能的调频应用。电解液作为钠离子电池的关键组分在电极/电解液界面反应中扮演着重要角色，成为决定钠离子电池快充特性的关键因素。本文首先分析了钠离子电池中快充型电解液所面临的机遇和挑战。其次，从电解液的传输特性和电化学稳定性两方面着手，探讨了钠离子电池快充性能和电解液性质之间的密切关系。最后，基于不同溶剂体系，总结了快充型电解液的发展现状，提出一般性的设计策略。通过本文的综合分析，将为快速充放电能力的钠离子电池的研发提供有益的指导和启示。

普鲁士蓝及其类似化合物（Prussian blue analogous， PBAs）因其固有的热力学稳定性、宽广的离子插层/脱嵌通道、丰富的电化学活性位点以及可调节的化学组成与元素比例，已经成为下一代钠离子电池正极材料的有力候选者。然而，这类材料的电化学性能常常受到晶体缺陷和高含量结晶水及间隙水的影响。本文论述了PBAs的结构，并从单电子和双电子的角度概括了其分类，探讨了当前这类材料面临的挑战，并从结晶度控制、缺陷控制、形貌调控、离子掺杂/取代、组分优化以及碳包覆/复合六个方面系统地综述了现有的典型改性策略，评述了这类材料从实验室研究向产业化应用过渡的现状。此外，本文还展望了PBAs在钠离子电池领域的发展前景，通过材料工程和表面科学的进步，PBAs有望从实验室阶段迈向工业化应用。

随着现代科技的迅猛发展，对能在极端环境下稳定工作的能源存储系统的需求日益增长，特别是在无人机、电动汽车、深海探测等前沿领域。锂离子电池因其高能量密度、长寿命、无记忆效应等特性，成为满足这些极端环境下能源需求的理想选择。但是，极端的温度、冲击、压力等恶劣条件对电池的性能和安全性提出了严峻挑战。本文综述了近年来关于锂离子电池在不同极端环境下的失效行为及失效机制，重点从电池内部材料结构的变化、锂离子传输以及电化学反应等方面出发，探讨了锂离子电池在各种极端条件下的内部材料失效机理。最后，文章总结了目前锂离子电池应对极端环境的主要改善措施。希望这些研究能够给未来设计更加耐用、高效的锂离子电池提供指导，促进锂离子电池在更广泛领域的发展。

在储能需求越来越大的时代背景下，对电池的循环寿命、容量、工作稳定性、倍率等性能提出了更高的要求。锂离子电池因优良的电化学性能和广阔的发展前景而受到青睐，目前已广泛应用于移动设备、电动汽车等领域；然而寿命衰减、成本偏高等瓶颈因素制约了锂离子电池的进一步推广应用。本文综述了锂离子电池循环寿命衰减的主要因素，包括正极材料的损伤与产气，以及负极材料SEI膜修复和锂枝晶的形成导致的活性锂的消耗，总结了近年来科研工作者改善其性能的有效途径，包括负极材料的结构设计与SEI膜稳定性控制，以及正极材料离子掺杂和表面包覆；最后根据锂离子电池发展瓶颈问题，从多元素掺杂、均匀包覆新技术和稳定SEI膜控制3方面给出本领域未来发展趋势展望。

锂离子电池已成为能源领域不可或缺的重要储能体系。开发具有高能量密度、长寿命、低成本的锂离子电池是当今电池科研领域的一项核心挑战。硅材料有着4200 mAh·g^-1的理论容量及低廉的成本，使其成为最有潜力的负极候选材料之一，然而硅在充放电循环中高达近300%的体积膨胀严重阻碍了其商业化进程。迄今为止，硅碳负极材料的制备技术已经历3次迭代。本综述介绍了CVD法在三代硅碳负极材料制备中的应用，并从材料结构设计、实验方法、反应过程机理、材料性能等方面展开讨论。最后，总结了三代硅碳负极材料制备技术的优势及劣势，并对未来高能量密度锂离子电池中硅碳负极的发展趋势进行了展望。

随着便携式电子设备和电动汽车的发展，传统锂离子电池能量密度接近理论极限，对于具有高能量密度的锂金属电池研究再度受到关注。然而，锂的高反应活性导致使用过量锂时安全风险增加且能量密度降低，无负极锂金属电池（anode-free lithium metal batteries，AF-LMBs）应运而生，其具有高能量密度和最低氧化还原电位，但循环寿命差，活性材料有限且界面反应复杂。提高AF-LMBs的循环稳定性是实现高能量密度储能系统应用的关键。本文综述了AF-LMBs的发展历程，并从锂枝晶、电解液稳定性、固体电解质界面（solid electrolyte interface，SEI）和集流体四方面深入分析了AF-LMBs目前面临的挑战，这些因素共同影响AF-LMBs的循环稳定性、安全性以及能量密度。最后指出未来研究方向应集中在电解液配方优化、人工SEI层设计以及集流体材料与结构改进，同时关注电池体积能量密度，以满足实际应用中对紧凑高效储能系统的需求，从而推动AF-LMBs的商业化进程。

不同碳载体载Pt催化剂对质子交换膜燃料电池膜电极性能的影响不同。本文分别制备石墨烯和Vulcan XC-72担载的Pt催化剂（Pt/G和Pt/C），对它们的形貌和物理特性进行表征，并作为膜电极阴极催化剂，通过极化曲线性能测试和阻抗测试探究Pt/G和Pt/C在不同I/C比下对膜电极性能的影响，以及不同Pt载量下Pt/G和Pt/C的性能变化趋势，并进行循环伏安曲线测试和加速耐久性测试，通过电化学活性面积和极化曲线性能的变化进一步评估不同碳载体载Pt催化剂在燃料电池操作环境下对膜电极稳定性的影响。结果表明，Pt/G和Pt/C最佳I/C比分别为0.5和0.6；随着Pt载量的升高，极化性能曲线均呈现先升高后降低的趋势，且均在0.8 mg_Pt/cm²时，达到最大值；Pt/G经历30000次三角波循环后，ECSA损失率为63%，峰值功率保有率高达60%，与Pt/C相比，石墨烯是稳定性优于无定形碳Vulcan XC-72的燃料电池膜电极催化剂载体。

IC21合金作为一种新型Ni₃Al基单晶高温合金，因其具有高熔点、优异的高温性能和抗蠕变能力，已成为新一代航空发动机涡轮导向叶片的理想材料。然而，涡轮导向叶片通常具有深小孔和深窄槽等复杂结构，传统加工方法难以满足高效加工要求。电解加工因其无工具磨损、高材料去除率以及不产生切削应力和热效应等优势，成为加工此类复杂结构的主要选择。本工作研究了IC21镍基单晶合金在NaCl和NaNO₃电解液中的电解加工电化学溶解行为。通过线性扫描伏安极化曲线测量，分析了IC21合金在不同电解液中的电化学反应特性。此外，通过电流效率测量、表面微观形貌分析，探讨了不同电解液和电流密度条件下合金的溶解特性和选择性溶解现象。研究表明：IC21合金在NaCl和NaNO₃电解液中均表现出典型的钝化-超钝化转变现象，其中NaNO₃电解液中形成的氧化层表现出更高的稳定性。电流效率测量表明，IC21合金在NaCl电解液中的溶解效率较为稳定，而在NaNO₃电解液中，溶解效率随着电流密度的增加逐渐下降，表现出与传统理论不同的特性。通过溶解表面形貌分析，进一步揭示了IC21合金在电解加工过程中存在选择性溶解现象，并探讨了其微观机制。基于这些实验结果，建立了不同电解液和电流密度条件下的电化学溶解行为模型，为IC21合金电解加工工艺的优化提供了理论依据。

以马尾藻为原料，ZnCl₂为活化剂，基于自模板构筑“蛋壳”式结构进行正交实验，研究在不同浸渍比、浸渍时间、活化温度、活化时间下制备马尾藻基活性炭的最佳工艺条件。采用N₂吸-脱附、SEM、XRD考察活性炭的孔结构特性、表面形貌和晶体结构，并对马尾藻基活性炭进行电化学性能测试。通过正交实验法分析得到，制备高比电容活性炭的最佳工艺条件为：浸渍比3、浸渍时间2 h、活化温度700 ℃、活化时间2 h。在9组实验条件下，所制备活性炭SAC₇的电化学性能最佳，当电流密度为0.5 A/g时，活性炭SAC₇的比电容高达136.4 F/g，当电流密度为5 A/g时，其比电容也达到了92.0 F/g，显示出良好的比电容性能和倍率性能；且经过10000次循环充放电后，仍有高达99.41%的电容保持率，具有极佳的循环稳定性。

为推动燃料电池的大规模商业化应用，开发高效、稳定和低成本的氧还原（ORR）催化剂具有重要意义。本工作以Fe掺杂ZIF-8为前驱体，通过球磨、高温氩气气氛下煅烧、酸洗后，在氨气气氛下进行二次煅烧，得到Fe-N-C非贵金属催化剂，多种表征手段的结果显示Fe原子均匀分散在氮掺杂的碳骨架上，从而形成丰富的Fe-N _x 催化活性位点。电化学性能测试结果表明，通过制备工艺和金属比例优化后的Fe-N-C-5%催化剂，在0.1 mol/L HClO₄的酸性溶液中表现出优异的ORR活性，半波电位为0.845 V，同时兼具良好的稳定性，在20000次循环后半波电位没有明显下降，这些结果为合理设计非贵金属ORR催化剂提供了有效的策略。

基于天然纤维织物制备的柔性储能器件因其来源丰富、价格低廉和结构设计成熟可靠等优点而备受关注，但是天然纤维本体存在比表面积低、储能密度低等问题。本工作采用高温碳化、N，S-共掺杂、强碱刻蚀造孔调节孔容孔径与比表面积、浸渍负载电化学活性材料MXene等多步处理法对商用棉布进行处理，通过对材料化学组成、微观形貌、微孔结构、储能行为等展开研究，探索多步处理手段对材料的影响。结果表明，经过多步处理后的材料保持了较好的柔性特征，实现了N，S 元素共掺杂，同时改善了碳布材料的微观结构。碳布材料表面的平均孔径从36.44 nm减小至2.03 nm，其比表面积从1.78 m²/g增加到1043.37 m²/g，比表面积的增幅达到了58516%，总孔容也从0.0162 mL/g提高到了0.53 mL/g。经过复杂的处理，碳布材料取得了530.83 F/g的高比电容。但是本材料也存在倍率性能差、储能性能不稳定的问题亟需后续的工作改进。本工作为进一步改善柔性碳基材料的储能性能指明了方向并提供了技术和理论参考。

新兴的储能技术必须满足低成本、合理安全、自然资源丰富、能量密度高的要求。可充电镁硫（Mg-S）电池具有高能量密度、高安全性、成本低等优点。然而受自放电、快速容量损失、镁负极钝化和硫正极利用率低等问题的限制，其性能受到限制。本文综述近年来镁硫电池研究进展，重点介绍非亲核电解质、正极和负极的研究进展，总结能够促进可逆沉积和溶解镁离子的电解质，同时保持与硫正极和其他电池组件的兼容性。此外结合研究趋势对镁硫电池当前面临的挑战，即硫化物的溶解、扩散和Mg-S电池反应动力学缓慢等问题进行探讨以及结合未来的前景给出建议，如对MOFs掺杂不同元素、探究电池的反应机理等。

为探究电极制备工艺中辊压温度对锂电池正极极片微观结构与电极性能间的关系，利用二辊轧机，制备了辊压温度为25 ℃和150 ℃两种正极极片，研究了辊压温度对正极极片微观结构、厚度一致性、力学性能及电化学性能的影响。结果表明，随着辊压温度的提高，极片涂层颗粒压实密度显著提高，孔径较小，炭胶相均匀分布黏附在活性颗粒上，涂层颗粒破碎、裂纹及孔洞等缺陷减少，涂层更容易形成导电/黏结网络的电极结构。相比于室温辊压极片，热辊压极片辊压厚度一致性提高，回弹率降低了50%，极片结合强度由182.77 N/m提高至237.37 N/m，提高了29.87%；抗拉强度由20.47 MPa提高至24.44 MPa，提高了19.39%；极片电阻率由158.05 Ω·cm降低至119.41 Ω·cm，降低了24.45%；电导率由0.63 S/m提高至0.84 S/m，提高了33.33%。两种极片所组装的电池，热辊压极片的电化学性能优于室温辊压极片，循环容量保持率提高了18.65%。本研究通过调控辊压温度等工艺参数来优化电极性能，可以适度提高极片性能，对锂电池极片工业化制备过程中优化电极性能提供了研究依据。

可穿戴传感器在运动、医学、康复等多个领域的应用极大地方便了对人体运动指标信号的捕捉和监测，有效避免了运动损伤，降低了就医频率甚至挽救了许多生命。随着可穿戴传感器的应用和普及，与之适配的柔性能源供应系统成为其发展的关键。近年来研究者们基于不同的能量释放方式，研究和设计了多种柔性能源供应系统，其中柔性锌离子电池以其高能量密度、高弹性模量、高循环稳定性和高安全性在众多供能体系中脱颖而出，成为可穿戴传感器最具潜力的柔性能源供应系统之一。本文综述了柔性锌离子电池近年来在可穿戴传感器方面的研究进展，主要介绍和总结了电池各组件（集流体、电极（正极、负极）、隔膜、电解质、封装）的材料类型、特点以及与可穿戴传感器集成的应用情况，最后讨论了柔性锌离子电池目前面临的问题和挑战。

聚合物固态电解质因安全性高、柔性大、种类丰富、价格低等优势，为高能量密度锂金属电池产业化奠定基础。但受界面等问题的限制，目前聚合物固态电解质的电化学性能仍然较差。近几年，原位技术在电解质的研发领域受到越来越高的关注。以原位聚合和原位表征为代表的原位技术极大促进了聚合物固态电解质的发展。原位聚合通过优化电极、电解质界面提升电池电化学性能，原位表征可在无破坏的前提下探究电池内部的电化学机制。本文综述了聚合物固态电解质与原位技术的发展背景，重点讨论了近几年原位聚合在不同种类聚合物固态电解质中的应用进展以及原位表征在原位制备聚合物电解质中的应用，并指出原位技术在聚合物固态电解质的制备和表征方面极具应用前景，同时针对原位聚合存在聚合程度难以控制、基质结构缺乏设计等问题提出了专注于机理研究、开发新的引发条件及反应体系等解决建议。

随着信息化、电动化和新能源技术的快速发展，便携电子、电动汽车和储能设施需要更高能量密度的电化学储能电池，但广泛使用的锂离子电池的能量密度正逐步接近极限，难以满足上述需求。因此亟需发展更高能量密度的电化学体系。锂金属负极具有极高的理论容量（3860 mAh·g^-1）和最低的氧化还原电势（-3.04 V vs SHE），被认为是实现下一代高能量密度电池的理想材料。然而在几十年的发展过程中，锂金属电池较低的循环寿命和安全性问题严重制约了其实用化。本文从锂金属电池的发展历程出发，分析锂金属负极反应活性高、锂枝晶、死锂和体积膨胀等问题及作用机理，并就上述问题分别从界面设计和体相设计方面综述应对策略，包括非原位/原位生成的界面层保护、合金化锂负极以及三维复合锂负极，最后针对实效电池的约束条件、电极串扰及大容量电池的失效机制等实用化锂负极未来发展进行探讨和展望。

锌离子电容器是一种由电池型负极和电容型正极组成的混合型超级电容器，具有高能量密度、高功率密度、高安全性、低成本等优点。锌离子电容器能量密度仍受限于正极材料的储能能力，因此，如何设计高比电容的正极材料是提高其能量密度的关键。本文首先对锌离子电容器的发展历程、结构和原理进行了概述，并分析了限制锌离子电容器应用的原因；其次，系统归纳了典型碳基材料和赝电容材料作为正极材料的器件性能及其优点与不足；再次，选取代表性研究工作重点总结了纳米结构设计、复合材料构建、杂原子掺杂三种正极材料设计策略及研究进展；最后，对正极材料的发展前景进行了展望，具体指出深入研究和发现新的电化学机理、开发新型高性能正极材料、探索有效的碳材料改性策略和研制功能性（如柔性）电极材料等研究方向，为制备出具有优异电化学性能的正极材料提供重要思路。

锂离子电容器（lithium-ion capacitors，LICs）是一种兼具锂离子电池和双电层电容器优点的新型功率型储能器件。然而，电池型负极的缓慢电化学动力学性能限制LICs的应用。金属硒化物因其良好的导电性、快速的反应动力学和高理论比容量等优点备受关注。本文对金属硒化物的分类、结构和性质进行系统介绍，并重点讨论插层机制、转化机制和合金化机制的三种储能机制。最后，分析结构调控、碳材料协同和双金属硒化物构筑等改性方案对电化学性能的影响，并介绍由以上三种改性方法制备的结构稳定和高离子/电子传输能力的金属硒化物材料在锂离子电容器中的应用。

随着可穿戴电子产品的微型化发展，开发轻柔、灵活、体积小、能量密度高的柔性储能器件成为研究的热点。以芳纶纳米纤维（aramid nanofiber，ANF）作为纤维增强柱撑材料，采用真空抽滤的方法制备MXene/ANF柔性自支撑电极，避免引入集流体和黏合剂等“死体积”，并将其组装成全固态对称超级电容器。随着ANF含量增加至15%（质量分数），MXene/ANF自支撑电极的拉伸断裂强度增加至151.5 MPa，而电导率降低至1371.1 S/cm，在1 A/g的电流密度下表现出432.7 F/g的高比电容。组装的柔性对称全固态超级电容器的能量密度为25.7 Wh/kg，对应的功率密度为523.1 W/kg，具有优异的柔韧性和长循环寿命（10000周次循环充放电后，电容保持率为88.9%）。

通过设计聚合物分子结构，采用热引发自由基聚合方法合成聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯（PEGMEMA）和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）的二嵌段共聚物电解质PEGMEMA _m -GMA _n -Br（PGA-Br），并研究其电化学性能。结果表明： 将PGA嵌段或接枝到聚合物电解质上，可提高聚合物电解质的离子电导率，室温下的离子电导率达1.05×10^-4 S·cm^-1。同时，PGA-Br嵌段共聚物电解质具有较低的玻璃化转变温度（-65 ℃）、较高的热分解温度、较宽的电化学稳定窗口（5.1 V）和阻燃特性。PGA-Br共聚物电解质组装下的固态Li|Li对称电池具有增强的电极/电解质固-固界面，可实现金属锂均匀沉积，有效抑制锂枝晶的生长。在0.1 C倍率下，基于 PGA-Br嵌段共聚物电解质组装的LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂（NCM811）|PGA-Br|Li固态全电池可实现较高的首周放电比容量（160.1 mAh·g^-1），且循环100周次后容量保持率高达91.5%，库仑效率稳定在98.5%以上。

汗液中含有人体诸多生理信息, 如电解质、代谢物、激素、温度等。基于汗液的可穿戴式传感器可对多模态生物指标实现分子层面上的实时、连续、非侵入式监测, 在运动感知、疾病预防以及健康管理等领域具有重大发展潜力, 而被广泛研究。本文阐述了可穿戴汗液传感器集成结构中基底、集汗、传感、电源和决策五大模块, 着重强调了纳米结构（如金属基、碳基等材料）在电化学传感敏感材料中表现出的优异性能及应用, 最后讨论了可穿戴汗液传感器在微量汗液收集及多参数传感中物理化学变量的可变性等方面存在的挑战。针对汗液收集和实时校准两个关键问题, 提出可穿戴汗液传感未来发展方向包括仿生微流控技术和多参数反馈调控方法, 实现微量汗液高效收集及精确检测, 将有效推动汗液传感在慢性重大疾病实时预警的应用和发展。

随着物联网的发展，微型化自供电电子产品的快速发展和进一步微型模块化大大刺激了对微尺度的电化学储能装置的迫切需求。在各电化学储能装置中，基于平面图案形状的超级电容器在小型化和集成化等功能性特征上与现代电子产品高度兼容。本工作采用半导体制备技术与电流体喷印技术相结合的方法制备柔性3D叉指电极对称微型电容器，并采用富氧活性炭油墨进行3D喷印，通过调控优化电场强度、线宽、喷印层数等参数，制备3D叉指对称电极，采用电子散射能谱（EDS）、扫描电子显微镜（SEM）、流变仪、电化学工作站以及器件测试系统对材料、浆料以及微型电容器器件进行表征，探究材料以及浆料对3D叉指电容器性能的影响，结果表明：利用半导体和电流体喷印相结合工艺制备的3D叉指微型电容器具有优异的性能，其面积电容可以达到22.3 mF·cm^-2，此外，通过封装优化，此器件在循环2000周次后可以实现96%的容量保持率。这种简易可控制的3D喷印技术为先进的微型化电化学储能器件提供了一种有效的制备途径。

锂离子电容器是介于锂离子电池和超级电容器两者之间的储能器件，兼具高能量密度和高功率密度，被认为是最有前途的电能储存系统之一。本文总结近年来碳基和嵌锂型正极材料的研究进展，详细介绍碳基和嵌锂型电极材料的分类和改性方法。为提高锂离子电容器的使用性能，通过微观结构调控、表面修饰、掺杂改性及复合材料等手段进一步优化正极材料，进行正负极动力学匹配，综合提高其电化学性能。最后梳理出未来锂离子电容器正极材料的研究热点集中在对正极材料微观结构的调控优化、元素掺杂和表面改性以及与其他材料复合等方面，并指出未来发展方向在于优化碳材料的结构与组成、克服倍率和循环性能的限制以及开发在高压下更稳定的正极材料等。

由于电动汽车在大多数时间处于非工作状态，因此电池搁置期间的日历老化会对电池的寿命产生显著影响。高温加速实验是快速评价电池日历寿命的常用方法，为了获得可靠的高温加速老化实验结果，需要对不同温度条件下的电池衰减机理进行研究。以高镍三元/硅氧碳软包电池为研究对象，基于无损的电化学微分曲线分析和电池拆解验证，研究不同搁置温度对高镍/硅氧碳电池日历老化性能及老化机制的影响。结果表明：随着搁置温度的升高，电池老化速度逐渐加快，表现为容量加速衰减和直流内阻大幅增加。无损分析结果表明：活性锂损失和正极活性物质损失是电池日历老化的主要影响因素，随着温度升高，电池的活性锂损失程度和正极活性物质损失程度都有所增加，负极老化情况基本保持不变；进一步结合拆解验证结果表明：55℃下的高温搁置加速了正极材料性能的衰退，高温下正极NCM811材料颗粒出现内部裂纹和粉化，不宜作为电池搁置期间加速老化实验的加速因子。

电介质电容器因其极高的功率密度, 近年来在工业生产、基础科研、航空航天、国防军工等领域发挥着越来越重要的作用。然而, 电介质电容器较低的能量密度导致其体积普遍较大, 难以满足未来器件的小型化需求。聚合物-陶瓷复合电介质材料可以将陶瓷材料的高介电常数与聚合物材料的高击穿场强联合起来, 进而有望获得优异的储能特性。当前, 发展具有高储能密度的聚合物-陶瓷复合电介质材料对于未来实现电介质电容器的小型化目标至关重要。本文主要从纳米填料调控、聚合物-陶瓷界面优化和多层复合结构设计三个角度出发, 系统总结了目前聚合物-陶瓷复合电介质储能材料的研究进展, 详细介绍了纳米填料的维度、尺寸、种类和多级结构, 表面修饰改性和构筑核壳结构等界面优化方法以及三明治结构和梯度结构等多层复合结构设计对复合电介质材料的介电常数、击穿场强和储能密度的影响规律, 分析探讨了复合电介质材料的微观结构与其储能特性之间的构效关系。最后, 针对当前研究存在的挑战和不足, 指出选用新型二维纳米填料、提升能量存储效率、采取多方式协同优化策略以及构筑相应的电容器件将是该领域未来的重点发展方向。

采用易于规模化的湿法包覆工艺成功制备了石墨烯纳米片与聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）∶聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT∶PSS）共包覆的LiCoO₂正极材料（GP-LCO），使用X 射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）及电化学测试方法研究包覆前后材料的晶体结构、微观形貌及电化学性质。结果表明∶均匀分散的石墨烯纳米片（1%，质量分数，下同）与PEDOT∶PSS （2%）在LiCoO₂颗粒表面形成均一的包覆层；电化学测试结果表明，石墨烯纳米片与PEDOT:PSS所形成的复合包覆层不仅提升了材料的电化学反应速率，还改善了电化学反应的可逆性；经过表面包覆的GP-LCO添加2% Super P导电剂所制备的电极，在2.5~4.5 V（vs. Li⁺/Li）的电压范围内，0.1 C倍率下首次放电比容量173.9 mAh/g，10 C倍率下仍能表现出118.0 mAh/g的放电容量，循环性能和倍率性能均优于未包覆的LiCoO₂材料（LCO）。