科技日报讯（记者夏凡通讯员关健昕赵录兴）记者日前从中国电力科学研究院获悉，由该院牵头开展的高海拔自然条件下输变电工程及设备特性长期基础观测与科研攻关取得重要进展。研究获得的试验数据将为川渝工程的设计和设备研制提供技术支撑。 据介绍，依托西藏羊八井高海拔电气安全与电磁环境国家野外科学观测研究站，中国电力科学研究院科研团队获取直流线路地面合成电场监测数据量约2万组，可听噪声数据量约5万组。科研人员提出了特高压直流电磁环境海拔修正方法，揭示了高海拔环境下，电场与气象参数协同作用下的复合材料劣化规律等。 据了解，近年来，国家陆续部署实施了川渝特高压交流工程、金上—湖北等一批藏电外送特高压直流工程。高海拔区域全新的自然条件和复杂的地理环境，超越了现有工程经验和技术认知。自2022年起，中国电力科学研究院组织30多家单位，开展不同海拔地区的真型试验，破解了3000米以上高海拔特高压空气间隙、外绝缘、电磁环境等专业的海拔修正难题，获得10余项世界首创成果，全面支撑了世界首个高海拔特高压交流工程——川渝工程的初步设计工作。 查看详细>>

5月28日，记者从哈尔滨工业大学（深圳）获悉，该校理学院氢能与燃料电池研究团队，构建出力-热-电-化耦合的连续介质力学理论框架，定量研究出真实微观电极尺度固体氧化物电池初始性能，填补了固体氧化物电池多场耦合精确模拟理论空白。相关研究成果发表于《固体力学和物理学杂志》。 据悉，固体氧化物电池作为一种高效的能源转换设备，在燃料电池发电、电解水制氢等领域具有巨大潜力。 “然而，固体氧化物电池在实际运行中的性能衰减问题，尤其是电极材料的机械损伤是制约其商业化主要因素之一。”哈尔滨工业大学（深圳）理学院教授仲政介绍，“由于高温工况限制，目前学界对固体氧化物电池性能衰减机制的理解尚不充分。特别是初始运行阶段出现的机械损伤，对电池具有长期性、耐久性影响。” 基于此，研究团队依据热力学定律，构建出力-热-电-化耦合的连续介质力学理论框架，并结合有限元方法和相场方法，定量研究出真实微观电极尺度固体氧化物电池初始性能，以揭示不同工作模式下电极内部传输、电化学反应动力学、应力和机械损伤之间复杂耦合作用。这为实现固体氧化物电池在复杂工况下的长期稳定性优化提供了科学依据，对于促进新能源技术发展具有积极意义。 全电池真实微观结构的精确三维重构，实验观测到的电极脱层、局部损伤，跨尺度多场耦合过程及数值模拟结果。研究团队供图 同时，研究团队基于该理论框架，对固体氧化物电池在不同工作模式下电极内部微结构机械损伤现象进行数值分析，实现多种应力对电极材料机械损伤的精确量化。 仲政表示，固体氧化物电池多场耦合精确模拟，也将为后续实验研究和工程应用提供路径。该研究的方法亦可应用于其他类型能量转换和存储设备中，对于促进新能源技术发展具有重要意义。 查看详细>>

未来，电子、光电、能源等领域需要大面积柔性透明导电薄膜（TCF）。由于铟是不可再生资源且价格昂贵以及氧化铟锡固有的脆性，现代技术广泛应用的氧化铟锡TCF难以满足科技发展尤其是新一代柔性电子器件的需求。目前，科学家已开发出碳纳米薄膜、金属纳米线、导电高分子等替代氧化铟锡的透明导电材料。其中，碳纳米薄膜被认为是最有潜力的候选材料之一。然而，实现柔性透明导电薄膜广泛应用不仅要求其克服透光率和导电性之间的相互制约，而且要能够实现大面积甚至规模化制备。这是困扰碳纳米材料领域乃至TCF领域的难题。 中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心先进材料与结构分析实验室纳米材料与介观物理研究组，基于自支撑透明导电碳纳米管薄膜，提出了先进的碳纳米管网络重组（CNNR）策略，设计并研发出创新性的刻面驱动CNNR（FD-CNNR）技术，突破了碳纳米薄膜关键性能之间相互制约的瓶颈，实现了大面积制备和无损转移，为解决大面积柔性TCF问题提供了方案。 该工作基于FD-CNNR技术的独特机制，在单壁碳纳米管（SWNT）和Cu-O重构之间引入一种相互作用，使SWNT网络重组为更高效的导电路径。该研究利用FD-CNNR技术，设计并制备出A3尺寸甚至米级长度的大面积柔性自支撑重组碳纳米透明导电薄膜（RNC-TCF），包括重组SWNT（RSWNT）薄膜和石墨烯与重组SWNT（G-RSWNT）复合薄膜。后者的面积是现有该种自支撑复合薄膜的1200多倍。这些轻质薄膜表现出优异的柔韧性，具有协同增强的高力学强度、出色的透光率和导电率以及显著的FOM值。研究发现，大面积RNC-TCF能够在水面自支撑，并能够无损转移至其他目标基底上而不受污染。进一步，该研究基于大面积G-RSWNT TCF结合液晶层，制作了A4尺寸的新型柔性智能窗。这一柔性智能窗具有快速加热、可控调光和除雾等功能。研究提出，FD-CNNR技术可以扩展到大面积甚至规模化制造TCF，并可为TCF和其他功能薄膜的设计提供新思路。 该工作弥补了大面积石墨烯-碳纳米管复合薄膜领域研究的短板，有望推动大面积、柔性、自支撑、轻质、透明导电碳纳米薄膜的规模化制备。 相关研究成果以Large-Area Flexible Carbon Nanofilms with Synergistically Enhanced Transmittance and Conductivity Prepared by Reorganizing Single-Walled Carbon Nanotube Networks为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials）上，并申请了中国发明专利。研究工作得到国家自然科学基金委员会、科学技术部和中国科学院等的支持。 查看详细>>

基于硫化物固态电解质的全固态二次电池被认为是最具潜力的下一代新能源体系之一，其中聚合物/硫化物复合薄层化电解质的制备是该类电池大幅提升能量密度和大规模生产的最关键技术之一。特别是干法制造技术因环保、经济效益高、利于制备厚电极并规避有机溶剂等优势，受到广泛青睐。目前，主要基于聚四氟乙烯粘结剂成纤化的主流无溶剂工艺存在粘结性不佳、机械性能差、界面电化学不稳定等劣势。 近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心研究人员利用熔融粘结技术，干法制备出具有出色柔韧性的超薄硫化物固态电解质膜，其优异的力学性能、离子电导率以及应力耗散特性可有效抑制电池内部应力不均导致的机械力失效。该方法制备的高面载量LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2（NCM83）正极与多孔铝集流体具有优异粘结性，可实现界面融合，有效规避传统湿法正极容易产生裂纹的问题，制备出的一体化全固态电池具有优异的界面稳定性、长循环性能。 研究团队针对目前干法制备过程中各组分分散不均问题，提出低压力制备的熔融粘结策略，在粘流态下将低粘度的热塑性聚酰胺（TPA）与硫化物Li6PS5Cl进行预混，较低压力下热压成型，诱导TPA在硫化物颗粒间隙渗透，构建聚合物逾渗网络，实现超薄成膜的同时，兼具优异的柔韧性、热塑性、可弯曲性、拉伸性和较高离子电导率。该研究使用同步辐射X射线断层扫描对循环过后的对称电池进行观测，发现该超薄膜能够有效抑制循环过程中因电极体积膨胀带来的界面分离和电解质碎裂等问题，保持界面稳定，证明在固态电解质内部构建完整的聚合物逾渗网络，不仅有利于其薄层化，更有利于耗散电池运行过程中的不均匀内应力，降低力机械失效风险。 研究团队以正极和薄层电解质的界面熔融粘结为策略制备的一体化全固态电池，适配锂铟负极，707次循环后容量保持率大于80%；适配纯硅负极（μSi），478次循环后容量保持率大于80%，可循环2000次。在高负载NCM83||μSi全电池中，经过9200小时、1400次循环后，其面容量保持大于2.5 mAh·cm-2，循环寿命超过10000小时，进一步提升NCM83载量到53.1 mg·cm-2，其能量密度超过390 Wh/kg，1020 Wh/L，高于目前文献所报道的高镍三元体系的硫化物全固态电池。研究团队基于该策略分别组装了Bipolar和高面载量单片软包二次电池，表明熔融粘结技术具有出色的实用性潜力，为全固态电池的未来科学研究和工艺技术发展提供了有力参考。 研究成果以Fusion Bonding Technique for Solvent-free Fabrication of All-solid-state Battery with Ultra-thin Sulfide Electrolyte为题发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。 查看详细>>