全固态锂电池（ASSLBs）作为下一代能源存储技术，具有提高安全性和延长使用寿命的潜力，因为它们采用了不可燃的固态电解质代替了传统锂离子电池（LIBs）中的可燃液体电解质。 ASSLBs的关键优势在于它们可以提供更广泛的工作温度范围和更灵活的电池封装形式，这使得它们非常适合用于要求高安全性的应用，例如电动汽车和大型储能系统。

在ASSLBs中，通过使用纳米粒子如LiNbO3和Li2ZrO3包覆在锂镍钴锰氧化物（NCM）正极材料表面，可以有效抑制正极材料与硫化物基固体电解质的直接接触，减少界面接触损耗，并消除空间电荷层。 这些包覆材料的使用提高了电池的整体性能，因为它们既增强了电极的结构稳定性，也改善了锂离子的传输效率。

传统的包覆方法通常依赖于使用溶剂，这不仅可能引入杂质，影响电极性能，而且溶剂本身可能会对目标材料造成损害，从而降低锂离子的导电性。 相比之下，声共振包覆技术提供了一种无需使用溶剂的包覆方法，它通过共振产生的声能来均匀地分散纳米材料，从而实现正极材料的有效包覆。 使用这种技术包覆的NCM材料可以展现出比未经包覆的NCM正极更高的电化学容量，这意味着在相同的体积或质量下，电池可以存储更多的电能。

总而言之，通过采用先进的声共振包覆技术，可以提升ASSLBs的能量和功率密度，进而推动这一新型电池技术的商业化和应用扩展，为未来的能源存储解决方案提供更为安全、高效的选择。

电动汽车 (EV) 和储能系统 (ESS) 的快速增长导致了对锂离子电池 (LIBs) 的需求激增。为了满足市场对高能量密度和长寿命LIBs的需求，研究人员正在探索各种正极材料。 富镍 (Ni > 80%) NCM 正极材料因其高容量和相对较低的成本而成为研究焦点，但是它们存在循环寿命短和容量衰减等问题，这主要与其表面阳离子混合、副反应以及残留的 LiOH、Li2CO3 等化合物有关。 为了解决这些问题，已经进行了大量的研究，其中包括阳离子/阴离子表面涂层修饰和浓度梯度结构方法。

其中，添加碳层（如无定形碳、石墨烯、氧化石墨烯和碳黑）是一个有效的方法，因为它可以提高电子导电性并防止副反应，碳层充当了电解质和正极材料之间的物理/化学屏障。薄的碳层不仅电导率高，还可以防止过渡金属离子洗脱引起的结构变形。 尽管存在多种制备碳层的方法，如机械研磨、热分解、化学气相沉积 (CVD) 和吸附有机化合物的热解，但这些方法要么工艺复杂，要么设备成本高，不适合大规模生产。

近期的研究中，通过使用炭黑 (super-P) 作为碳源，采用声共振包覆技术，成功地以简单的一步工艺制备了碳涂层NCM811。研究表明，这种碳涂层能显著提高材料的电化学性能。 碳包覆的 NCM811 显示出更优越的电化学性能，这为其在商业应用中的使用提供了有利的支持。通过这样的技术进步，可以期待在保持成本效益的同时，提高锂离子电池的性能，加速电动汽车和储能系统的市场扩张。

固体氧化物燃料电池（SOFCs）是下一代能源发电系统，具有高能量转换效率、可以使用多种燃料来源以及低排放的特点。平面型SOFC因其易于放大和低制造成本而得到广泛应用。 特别是，阳极支撑SOFC的设计已经被广泛研究，已知流延成型是制造均匀大面积陶瓷带最简便且成本效益最高的方法之一。

现有技术的流延阳极浆料制备分为三步：1) 通过分散研磨来混合陶瓷粉末；2) 添加增塑剂和粘合剂，以增强粉末间的结合强度和浆料的流变性；3) 脱气，以去除浆料中不希望存在的气泡。 采用常规的球磨研磨（BM）方法，每个步骤需要超过24小时（因此，总共需要超过72小时），以获得均匀分散、高固体含量的合适粘度浆料，这限制了SOFC的生产率。 从这个意义上讲，显著减少流延浆料制备时间对于提高SOFC制造过程的效率至关重要。

采用声共振技术工艺的时间仅为0.5小时，比传统的BM工艺快了144倍。通过最先进的3D重建技术对微观结构进行量化分析显示，两种工艺制备的Ni-YSZ阳极具有高度均匀且统计上相同的微观结构。 且电化学性能类似，在750℃时MPD值分别为 0.55 和 0.53 W/cm2。 另外，声共振制备的Ni-YSZ阳极支撑SOFC在300小时内表现出优异的长期稳定性。 因此，这些结果表明，利用声共振技术可以经济高效地实现阳极支撑的快速制造，并且适用于SOFC的应用。

高压直流输电（HVDC）技术是一种高效的电力传输方式，特别适合于长距离和跨区域电力传输，以及可再生能源如风能和太阳能的集成。与高压交流输电（HVAC）相比，HVDC在输电过程中损耗更少，效率更高。

HVDC电缆需要使用高介电常数的绝缘材料，以确保电缆在高压下运行时的稳定性和安全性。聚乙烯，尤其是交联聚乙烯（XLPE），由于其优异的电气性能和化学稳定性，是高压直流电缆绝缘的首选材料。 但是，在HVDC电缆中，由于电荷注入和空间电荷积累，可能会在绝缘层中产生电场畸变，这有可能导致绝缘层击穿，影响电缆的安全运行。

为了解决这一问题，科研人员通过在聚乙烯基体中添加高介电常数的纳米填料来提高绝缘性能。这些纳米填料能够散射电荷，减少空间电荷的积累，从而提高材料的电气性能。 例如，石墨烯纳米片（GNPs）和碳黑等纳米碳材料因其高介电常数和优异的导电性能而成为研究的热点。 这些材料可以用来制备LDPE/石墨烯纳米片绝缘纳米复合材料，这种材料有望提高电缆的电压等级，尤其是在地下和海底电缆的应用中。

声共振技术为制备这种LDPE/石墨烯纳米片绝缘纳米复合材料提供了一种简便的方法。通过这种方法，可以有效地分散石墨烯纳米片，从而提高其在聚乙烯基体中的分散均匀性，优化其电气性能。 通过使用这种先进的纳米复合材料，不仅能够提高HVDC电缆的绝缘性能，减少空间电荷积累，而且有助于提高电缆的电压等级和可靠性，对于推动可再生能源的高效利用和电网的可持续发展具有重要意义。

锂钛氧化物（LTO）由于其独特的“零应变”特性，在高功率锂离子电池的负极材料中备受关注。LTO材料在锂离子的嵌入与脱嵌过程中展现出的结构稳定性，确保了其优异的循环稳定性和宽温度范围的容量保持能力。 此外，LTO的高氧化还原电势有助于防止金属锂的沉积和固态电解质界面（SEI）层的形成，增强了电池的安全性和热稳定性。 但是，LTO的一些固有缺陷限制了它的广泛应用，比如低电导率和适中的锂离子扩散系数，以及高成本和高温下的不稳定性等问题。

为了克服这些挑战，科研人员采用了声共振混合技术和后续热处理方法对LTO进行改性，通过碳包覆和AlF3表面改性，显著改善了其电化学性能。 改性后的LTO，在350℃下进行最佳热处理后，形成了碳和AlF3的复合涂层，这不仅提高了LTO的电导率，还增加了其与电解质的界面稳定性。 这样的改性策略有效地促进了LTO在高电流密度下的电化学性能，使其在50次循环后的充电容量比原始LTO提高了30%。

这种表面涂覆策略是提高LTO电化学性能的有效手段，并且由于其模块化的特点，该方法具备在大规模生产中的可扩展性。 这样的技术进步为LTO作为高性能锂离子电池负极材料的广泛应用提供了可能，对于推动电动汽车和大规模储能系统的技术进步具有重要意义。

声共振混合技术在锂离子电池电极材料的制备中提供了革命性的改进。这种技术利用了共振效应产生的高强低频声波来促进各种材料的混合，从而在非常短的时间内实现高度均匀的混合物。 在传统的混合方法中，可能需要数小时来确保混合物均匀，而声共振混合技术可以在几分钟内完成相同的任务。这种效率的提升对锂离子电池制造商来说是极其有利的，因为它不仅可以加快生产速度，还可以减少能源消耗和设备停机时间。

由于声共振混合能够在不更换硬件或对系统进行修改的情况下处理不同类型的材料，因此它为制造商提供了极大的操作灵活性。这意味着制造商能够更容易地切换生产线，以适应不同产品的生产，同时减少了设备投资和维护成本。

此外，由于混合过程非常迅速且均匀，因此生产的电极材料质量更高，这直接提升了锂离子电池的电化学性能。这种性能的提升可以增强电池的能量密度、延长电池寿命并提高其安全性能。

总的来说，声共振混合技术通过提高生产效率、减少混合时间、提高产品均匀性和质量，以及降低制造成本，为锂离子电池制造商提供了强有力的工具，有助于他们更好地满足市场需求，同时保持竞争力。 随着这种技术的进一步发展和应用，预计将在电池制造业以及其他需要精确混合材料的行业中发挥更大的作用。

用于制备正极材料的简化工艺

声共振混合技术在锂离子电池电极材料的制备中提供了革命性的改进。这种技术利用了共振效应产生的高强低频声波来促进各种材料的混合，从而在非常短的时间内实现高度均匀的混合物。 在传统的混合方法中，可能需要数小时来确保混合物均匀，而声共振混合技术可以在几分钟内完成相同的任务。 这种效率的提升对锂离子电池制造商来说是极其有利的，因为它不仅可以加快生产速度，还可以减少能源消耗和设备停机时间。

由于声共振混合能够在不更换硬件或对系统进行修改的情况下处理不同类型的材料，因此它为制造商提供了极大的操作灵活性。 这意味着制造商能够更容易地切换生产线，以适应不同产品的生产，同时减少了设备投资和维护成本。

此外，由于混合过程非常迅速且均匀，因此生产的电极材料质量更高，这直接提升了锂离子电池的电化学性能。这种性能的提升可以增强电池的能量密度、延长电池寿命并提高其安全性能。

总的来说，声共振混合技术通过提高生产效率、减少混合时间、提高产品均匀性和质量，以及降低制造成本，为锂离子电池制造商提供了强有力的工具，有助于他们更好地满足市场需求，同时保持竞争力。 随着这种技术的进一步发展和应用，预计将在电池制造业以及其他需要精确混合材料的行业中发挥更大的作用。