前言

化石能源伴隨著工業時代的快速發展被大量消耗，導致CO2的排放量急劇攀升，引發全球溫室效應。與此同時，對有限化石能源的持續消耗也帶來了全球性的能源危機。以化石能源為支撐的高碳能源體系向以新能源和可再生能源為主題的新型低碳能源體系過渡，已成為世界各國競相調整的能源發展戰略。轉變能源發展方式、調整能源結構，大力開發以太陽能、風能、水能、潮汐能等為代表的綠色、清潔、低碳、可持續的能源成為確保未來能源安全、實現可持續發展的根本途徑。然而，這些可持續能源具有周期性和不穩定性等特點，需要匹配先進的儲能系統才能實現高效利用。因此，利用先進電化學能源技術實現可持續能源高效快捷的轉換與儲存，已經成為當今社會關注的熱點。

先進電化學能源存儲與轉換技術是基于電化學理論發展起來的新型能源技術體系，具有高效、清潔、方便靈活、應用廣泛等特點，是當今國際科學發展的重要前沿，在多個重大領域發揮重要作用。例如，氫能與燃料電池代表了目前最具前景和可行的能量轉換技術之一。由于H2氧化的低環境負荷和高能量密度，由小到不足瓦級的遙感技術至大到超過兆瓦級的動力源，相比于汽油燃燒，無論是在燃料效率還是在減少CO2的排放方面，都凸顯其優勢。因此，這些先進電化學能源技術的大力發展，不僅可以促進可再生能源的開發與利用，保障國家能源安全，同時成為實現我國碳達峰碳中和的雙碳戰略目標的重要舉措和必經之路。

先進電化學能源材料與器件是支撐高效電化學能源技術的基礎，它的研究與開發屬于電化學和材料科學的交叉領域。電化學能源材料是指可以在電場或半電場中發生，并且能夠實現能量轉換的材料，是電化學能源設備的核心。電化學能源器件則是實現能源轉換與儲存的直接設備，是實現能量轉換與儲存的關鍵技術，包括如鋰離子電池、太陽能電池、鉛酸電池和超級電容器等。

我國的電化學能源產業（主要是電池）的生產銷售和消費規模位居世界第一。2020年全球動力電池企業10 強，中國占6 席，市場占有率為62.6%。但是，與國外先進水平相比，我國仍舊存在較大差距，缺乏原創性的電化學能源體系。為了促進學術交流，推動相關領域向縱深發展，《上海大學學報（自然科學版）》策劃推出了“先進電化學能源材料與器件”專刊，得到了本領域眾多專家學者的積極響應。本專刊共收集了12 篇特邀論文，其中包括8 篇綜述論文、4 篇學術論文，均由國內頗具影響力的教授團隊撰寫，涉及內容包括燃料電池、太陽能電池、鋰離子電池、鋰硫電池、鋅離子電池、鋅-空氣電池、電解水制氫、CO2電化學還原、尿素電化學氧化以及機器學習等，基本反映了本領域最新的研究成果和研究進展。希望本專輯的推出，能夠進一步推動該領域研究的發展，為把我國建設成電化學能源強國，助力我國“雙碳”目標的早日實現貢獻一份力量。

感謝主編、編委和審稿專家對本期專刊的大力支持！這些綜述和研究論文介紹了先進電化學能源領域的最新進展，也為今后的研究帶來新的思路和啟示。最后，希望本期專刊能對從事先進電化學能源研究或感興趣的學者有所啟發。

2023年10月