数据驱动材料科学如何加速能源可持续材料研发
一篇发表于 Advanced Materials 的综述指出,AI 方法可从科学文献中提取并整合实验数据,构建材料领域专用数据集与语言模型,弥补机器学习模型长期依赖计算数据的短板。
一篇发表于 Advanced Materials 的综述指出,AI 方法可从科学文献中提取并整合实验数据,构建材料领域专用数据集与语言模型,弥补机器学习模型长期依赖计算数据的短板。
一篇发表于 Advanced Materials 的综述将固态电池界面失效机制与自愈策略相连接,梳理了物理流动、化学修复、外部刺激响应和电场辅助四类修复路径。文章指出,涂层和电极结构优化等传统静态手段难以适应循环中界面损伤的动态演化,而动态界面自愈是实现耐用、低压力固态电池的可行路线。
《Advanced Energy Materials》刊发钠离子电池技术综述,梳理该领域的进展与挑战。文章以钠离子电池技术为对象,讨论其研究现状与面临的问题,具体数据与结论以原文为准。
一篇综述总结了铁基液流电池(IRFBs)的主要衰减机制,并梳理了以代表性螯合官能团构建的螯合改性体系的研究进展。文章重点关注螯合作用对异质界面不稳定性、副反应和反应动力学的影响,最后讨论了配体设计、电解液兼容性、机理认知与实际应用方面的挑战与方向。
一篇综述提出电解液溶剂化工程、集流体功能化、预钠化与AI分子模拟四域协同设计框架,以突破无负极钠金属电池在低温快充下的界面动力学瓶颈。该综述指出,追求高能量密度会加剧界面不稳定性,形成"稳定性悖论",导致钠沉积不均与容量快速衰减。近期软包电芯已实现>200 Wh kg⁻¹,并在−40°C至60°C范围内稳定循环。
一篇发表于 Advanced Energy Materials 的综述提出以描述符驱动的机器学习框架实现电解液理性设计,指出现有 ML 研究多依赖稀疏性能数据、物理可解释性有限。
一篇综述提出 Diagnosis-Mechanism-Mitigation(D-M-M)框架,通过交叉验证从电子结构到电芯级别的多模态诊断证据,解码全固态锂电池层状正极的多尺度衰减。文章将衰减分为界面衰减(化学分解、空间电荷层形成、高阻界面相生长)与正极体相衰减(结构相变、阳离子无序、氧流失、微结构开裂),并评估机器学习与 AI 在解读复杂诊断数据集、指导预测性正极设计方面的作用。
Journal of Power Sources 刊发综述,系统梳理锂基电池凝胶聚合物电解质面临的挑战、研究进展与未来方向。作者为 Mohsin Rasheed、Rui Wang、Shuhui Wang、Mubashar Ilyas、Wenting Li 与 Huan Pang,文章收录于第 698 卷。
这篇综述系统梳理了有机酸湿法冶金回收手机废旧锂离子电池的浸出性能、工艺参数及回收材料应用。文章聚焦有机酸浸出体系,分析了影响浸出效果的关键工艺参数,并总结了回收所得材料的下游应用方向。
一篇观点文章指出,深度学习 SOC 估计(前馈网络、LSTM 及其变体)报告的精度多在训练同分布的驾驶循环、温度和电芯上测得,而实际 BMS 需面对未见过的电芯、温度与使用模式。文章基于 Kalman 滤波工作、深度学习 SOC 文献及显式测试跨工况性能的迁移学习研究,界定该泛化问题并提出报告与设计实践建议。
一篇综述系统梳理了过去十年快充锂电池电解液的发展,从溶剂、盐、功能添加剂三组分出发,总结调控溶剂化结构与界面化学以抑制析锂、改善界面动力学的策略,并延伸至LHCEs等先进体系及其与不同负极化学的兼容性。文章还按破坏性、时空分辨率等维度归类先进表征技术,并介绍AI辅助电解液发现与BMS快充协议优化进展,最后讨论电芯形态、真实工况与可制造性等实用化问题。
该综述首次在微观与介观尺度系统分析天然大分子聚合物的结构/表面特性与锌负极优化效果之间的结构-功能关系,并阐明相关调控机制。文章按不同优化策略梳理天然聚合物优化锌负极的研究进展,揭示聚合物结构/性质、优化策略与调控机制之间的相互关系。综述还指出天然聚合物在优化锌负极方面面临的关键挑战,并展望了构建超稳定锌负极的未来研究方向与工程策略。
一项针对使用 NASA PCoE 锂电池数据集的机器学习 SOH 估计研究,发布了预注册的系统性元研究综述方案(v1.2,2026年10月14日),审查其评估设计与指标报告。
这篇综述梳理了基于 AI 与深度学习的锂离子电池 SOC、SOH 和 RUL 预测方法,重点覆盖 transformer 网络、自编码器潜变量建模、神经基展开、注意力机制及混合优化框架。文章指出传统电化学与经验方法难以刻画非线性衰减、工况不确定性和动态环境波动,并给出优化辅助框架、混合物理信息学习与可解释 AI(XAI)等未来方向,以支撑可靠的 BMS 方案。
一篇系统综述梳理了 MXenes 及其他代表性二维材料的拓扑化学工程(TE-2DMs),将策略归纳为转化、终止、取代、转变四类,并给出概念框架与分类标准。文章重点讨论 TE-2DMs 在电化学储能与转换中的结构—性能关联,总结设计原则与实施指南,并指出该领域的关键挑战与新兴机遇。
一篇发表于 Renewable and Sustainable Energy Reviews 的综述对比了多能源系统建模工具在气候中和情景分析中的应用,作者包括 Ruslan Omirgaliyev、Ayagoz Khamzina、Rocco De Miglio 等。文章梳理了相关案例研究、已取得的成果以及当前面临的挑战。
一篇综述系统梳理了可充电电池中内建电场(BIEF)的形成机制,指出其源于界面电位差、极化与结构梯度,可在无外部偏压下自发形成并调控局部电位分布。文章总结了 BIEF 在正极、负极与电解液中对离子/电子传输、反应前沿、应力分布与界面稳定性的作用,并归纳了异质界面、极化结构与成分/缺陷梯度等构建策略及表征与理论计算方法。
一篇发表于 Advanced Materials 的综述系统梳理了主客体工程在先进电池中的应用,覆盖液态电解质、固态与准固态电解质、电极-电解质界面以及固-液转换正极四类场景。文章通过跨场景定量比较指出,有效调控需要在客体调控效果与客体动态灵活性之间取得平衡,而非单纯追求最大化结合或限域。未来方向包括集成主客体结构、拓展电池体系、自适应主客体环境及过程特异性相互作用窗口的定量测定。
这篇综述系统比较了铝硫(Al–S)电池基于S还原(S⁰/S²⁻)与S氧化(S⁰/S⁴⁺)的双电化学机制,指出多硫化物穿梭、Al枝晶生长和电解液不稳定是核心挑战。
Journal of Energy Storage 刊发综述,由 Rogina Zourkta、Bassel Chokr、Abderafi Charki 与 Mohammad Hammoud 撰写,聚焦混合储能系统面向脱碳电网的智能优化。文章发表于该刊 Volume 182, Part E,出版日期为 2026 年 12 月 30 日。
Journal of Energy Storage 刊发综述,梳理极端温度下锂离子电池的电解液工程、电极设计与隔膜优化三方面进展。作者为 Jinhao Liu、Hangqi Liao、Liyu Zhang、Tong Xiao,论文收录于该刊第 182 卷 Part F。
这篇综述从建模与技术趋势两个维度,系统梳理了商用电动车队充电基础设施的设计与运营。文章由 Carlos E. Gil Simancas 等人完成,发表于 Renewable and Sustainable Energy Reviews 第 244 卷 Part D。
这篇发表于 Journal of Power Sources 的综述系统梳理了用于锂离子电池热失控防护的功能隔膜,提出"多级安全防御"框架。文章由 Wenting Chen、Wending Chen、Guoqiang Song 等人完成,聚焦隔膜在热失控防护中的功能化设计。
一篇发表于 Renewable and Sustainable Energy Reviews 的综述对钠离子、锌空气和铝离子三类新兴电池体系进行了生命周期评估对比。作者为 Abdulmonem Fetyan、Zishan Shaikh、Syed Nasir Shah、Mohamed Adel Allam、Hemant Mittal 和 Ahmer A.B. Baloch。
一篇综述提出以"等效电力服务"为统一比较边界,判断固定式储能电池延长使用还是更换更低碳:在相同功率、能量、时序与可用性下比较。测量容量、可用能量与往返效率受工况、温度和系统损耗影响,三者约束不同;在固定效率假设下,当避免的运行排放超过更换的净增量负担时,更换才变得有利,而该阈值随工况与电力供应结构因装置而异。
一篇综述系统梳理了熵调控策略在钠离子电池(SIBs)和钾离子电池(PIBs)正极、负极及电解质工程中的机理与应用。中高熵设计凭借高构型熵实现晶体结构热力学稳定并抑制相变,同时诱导缓慢扩散以延缓元素迁移和副反应,还能在电极-电解质界面构建稳定界面膜,提升离子传输效率与化学稳定性。
一篇综述讨论了纤维素基材料在锌电池中的离子传输、界面化学与结构稳定性整合机制。富含羟基和羧基的结构可调控离子与水环境,多孔网络支撑传输、界面接触与机械完整性,应用于界面、电解液、隔膜和电极可促进反应更均匀、延长循环并提升可持续性。
这篇综述系统梳理了喷墨打印墨水在电化学储能器件中的应用,涵盖材料选择、墨水配方与功能层工程三个层面。文章发表于 Renewable and Sustainable Energy Reviews 2027 年 1 月第 244 卷 Part C,作者为 Jingcheng Xia、Dan Ding、Yuxuan Luo 和 Xin Wu。
这篇综述系统梳理了 Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn 七种过渡金属基 MOF 在先进储能器件中的应用。文章发表于 Renewable and Sustainable Energy Reviews 第 244 卷 Part C,作者为 Muhammad Shahbaz 等。
《Renewable and Sustainable Energy Reviews》将刊出综述,提出下一代电池安全的整体策略,覆盖从先进材料、全电芯制造到安全管理的完整链条。
一篇发表于 Renewable and Sustainable Energy Reviews 的综述系统梳理了数据驱动的电化学阻抗谱(EIS)方法在锂离子电池健康状态(SoH)与剩余使用寿命(RUL)估计中的应用。
发表于 Journal of Energy Storage 的综述指出,退役锂离子电池在回收前存在安全挑战,放电预处理是应对关键。作者 Yu Qiao、Xinjian Liu、Peizhao Lyu、Zhonghao Rao 系统梳理了相关放电预处理策略。
Journal of Energy Storage 刊发综述,梳理锂离子电池热失控的产气机理与演化过程,并讨论其对预警的启示。作者为 Yu-yun Wang、Yi-long Xu、Peng-yu Guo、Rui-tang Guo,文章收录于该刊第 182 卷 Part D。
Journal of Energy Storage 刊发综述,系统梳理生物基材料在电池与超级电容器中的创新应用。文章聚焦可持续能源系统,探讨生物基材料如何替代传统材料以提升储能器件的可持续性。
Journal of Power Sources 刊发综述,由 Shijia Xu、Yiming Yang、Xiangfei Ren 等作者撰写,系统梳理钠离子电池在机械滥用条件下的安全性问题。文章以批判性视角审视该领域现有研究,探讨钠电在挤压、针刺等机械载荷下的安全表现。
一篇Mini Review提出以底部撞击和侧柱碰撞两种局部冲击场景为组织轴线的电池包防护框架,将外壳视为分阶段机械-热保护系统。综述比较了铝合金、复合材料、泡沫填充构件、蜂窝芯、负泊松比点阵和仿生吸能结构在侵入控制、能量吸收、可制造性及机械-热耦合性能上的表现,指出单一材料无法独立解决设计问题。
钠离子电池层状氧化物正极在潮湿空气中易发生表面劣化,生成NaOH、Na₂CO₃、NaHCO₃等残碱,导致电化学性能下降并延缓产业化进程。该综述从形成机制、表征技术与改性策略三方面梳理残碱问题,重点分析NaHCO₃存在、Na⁺/H⁺交换倾向强及加工窗口窄等钠系特有化学,并提出表面包覆、体相工程与工艺优化框架。
综述指出,气体传感可在电解液分解初期捕捉 H₂、CO、CO₂ 和 VOCs 等标志气体,比电压或表面温度变化更早触发热失控预警。MOS、2D 过渡金属硫属化物和 MOFs 等材料已实现 ppb 级灵敏度与最快 6 s 响应,结合 ANN 及 SACNN-Mamba 架构可完成复杂混合气体中的定量与模式识别。
一篇综述系统梳理了高性能钠离子电池的通用策略与电极材料设计,涵盖硬碳负极、Na₀.₄₄MnO₂ 等氧化物正极、聚阴离子化合物及电解质关键盐等方向。文章还汇总了 Sb/C 纳米复合负极、生物质衍生多孔碳与室温钠硫电池等体系在容量和循环稳定性上的进展。
Nano Energy 刊发综述,聚焦先进电极工程如何推动稳定钾金属电池发展。作者 Qisheng Zang、Tong Yuan、Hao Yu、Fuqin Zhang 梳理了该方向的进展与前景。