储能科学与技术

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1. 全固态锂电池技术的研究现状与展望

许晓雄, 邱志军, 官亦标, 黄祯, 金翼

储能科学与技术 2013, 2 (4): 331-341. DOI: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.001

摘要（4823）

PDF（pc）（3840KB）（9022）

现有电化学储能锂离子电池系统采用液体电解质,易泄露,易腐蚀,服役寿命短,具有安全隐患.薄膜型全固态锂电池,大容量聚合物全固态锂电池和大容量无机全固态锂电池是一类以非可燃性固体电解质取代传统锂离子电池中液态电解质,锂离子通过在正负极间嵌入-脱出并与电子发生电荷交换后实现电能与化学能转换的新型高安全性锂二次电池.作者综述了各种全固态锂电池的研究和开发现状,包括固态锂电池的构造,工作原理和性能特征,锂离子固体电解质材料与电极/电解质界面调控,固态整电池技术等方面,提出并详细分析了该技术面临的主要科学与技术问题,最后指出了全固态锂电池技术未来的发展趋势.

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2. 2022年中国储能技术研究进展

陈海生, 李泓, 徐玉杰, 陈满, 王亮, 戴兴建, 徐德厚, 唐西胜, 李先锋, 胡勇胜, 马衍伟, 刘语, 苏伟, 王青松, 陈军, 卓萍, 肖立业, 周学志, 冯自平, 蒋凯, 尉海军, 唐永炳, 陈人杰, 刘亚涛, 张宇鑫, 林曦鹏, 郭欢, 张涵, 张长昆, 胡东旭, 容晓晖, 张熊, 金凯强, 姜丽华, 彭煜民, 刘世奇, 朱轶林, 王星, 周鑫, 欧学武, 庞全全, 俞振华, 刘为, 岳芬, 李臻, 宋振, 王志峰, 宋文吉, 林海波, 李杰才, 易斌, 李福军, 潘新慧, 李丽, 马一鸣, 李煌

储能科学与技术 2023, 12 (5): 1516-1552. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0330

摘要（884）

HTML （229）

PDF（pc）（3233KB）（1566）

本文对2022年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析，总结了2022年中国储能领域的主要技术进展，包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、锂离子电池、铅蓄电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明，2022年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均有重要进展，中国已成为世界储能技术基础研究、技术研发和集成应用最活跃的国家。

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3. 锂离子电池失效分析概述

王其钰，王朔，张杰男，郑杰允，禹习谦，李泓

储能科学与技术 2017, 6 (5): 1008-1025. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2017.00022

摘要（4187）

PDF（pc）（38291KB）（7356）

商业化的锂离子电池在使用或储存过程中常出现某些失效现象，包括容量衰减、内阻增大、倍率性能降低、产气、漏液、短路、变形、热失控、析锂等，严重降低了锂离子电池的使用性能、一致性、可靠性、安全性。这些失效现象是由电池内部一系列复杂的化学和物理机制相互作用引起的。对失效现象的正确分析和理解对锂离子电池性能的提升和技术改进有着重要作用。锂离子电池失效分析是以电池的失效现象为起点，针对该现象选择适当的测试分析手段，设计合理、有效的失效分析流程，挖掘电池在材料制备和制造工艺层面上的失效主要原因，并能提供相关可靠有效的优化建议。本文综述了锂离子电池的失效现象及其失效机理、失效分析常见的测试分析方法、失效分析流程的设计，并列举了容量衰减、热失控和产气等方面相关分析案例进行说明。

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4. 钠离子电池：从基础研究到工程化探索

容晓晖, 陆雅翔, 戚兴国, 周权, 孔维和, 唐堃, 陈立泉, 胡勇胜

储能科学与技术 2020, 9 (2): 515-522. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0054

摘要（3972）

HTML （450）

PDF（pc）（3020KB）（5472）

近年来，对低成本储能技术日益增长的需求促使越来越多的科研人员和工程师加入到钠离子电池基础研究和工程化探索的事业中来，钠离子电池以可观的速度在近10年内快速成长。本文首先分析了全球锂资源形势，尤其是我国锂资源存在的潜在风险；随后回顾了钠离子电池的前世今生，并着重介绍了近些年全球钠离子电池的产业化现状。根据本领域最新的研究进展，提炼出了钠离子电池在成本、性能等方面的7大优势，这些优势使钠离子电池具有巨大的发展潜力。最后重点介绍了本研究团队在铜基层状氧化物正极和无定形碳负极等低成本电极材料研发及其工程化放大，以及钠离子电池研制和示范应用方面的工作。钠离子电池的成功示范证明了其实际应用的可行性。通过对电极材料、电解液、制造和成组工艺以及电池管理等方面进行优化，有望进一步提升钠离子电池的综合性能，尽快实现在低速电动车、数据中心后备电源、通讯基站、家庭/工业储能、大规模储能等领域的应用。

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5. 2021年中国储能技术研究进展

陈海生, 李泓, 马文涛, 徐玉杰, 王志峰, 陈满, 胡东旭, 李先锋, 唐西胜, 胡勇胜, 马衍伟, 蒋凯, 钱昊, 王青松, 王亮, 张新敬, 王星, 徐德厚, 周学志, 刘为, 吴贤章, 汪东林, 和庆钢, 马紫峰, 陆雅翔, 张雪松, 李泉, 索鎏敏, 郭欢, 俞振华, 梅文昕, 秦鹏

储能科学与技术 2022, 11 (3): 1052-1076. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0105

摘要（2382）

HTML （422）

PDF（pc）（1662KB）（4395）

本文对2021年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析，总结得出了2021年中国储能技术领域的主要技术进展，包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、铅蓄电池、锂离子电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。研究结果表明，中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均取得了重要进展，中国已经成为世界储能技术基础研究最活跃的国家，也已成为世界储能技术研发和示范的主要核心国家之一。

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6. 锂电池研究中的循环伏安实验测量和分析方法

聂凯会, 耿振, 王其钰, 岳金明, 禹习谦, 李泓

储能科学与技术 2018, 7 (3): 539-553. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0067

摘要（2357）

PDF（pc）（14115KB）（3283）

循环伏安作为一种重要的电化学测试方法，在电化学领域尤其是锂电池的研究中有着广泛的应用，常用于电极反应可逆性、电极反应机理及电极反应动力学参数的研究。本文介绍了循环伏安的基本原理、测试方法以及常用仪器，并结合实际案例，具体分析了循环伏安在锂电池电极材料反应机理、电极过程动力学以及电解液电化学稳定性方面的应用研究。

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7. 锂电池研究中的EIS实验测量和分析方法

凌仕刚, 许洁茹, 李泓

储能科学与技术 2018, 7 (4): 732-749. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0092

摘要（3313）

PDF（pc）（23460KB）（5518）

电化学阻抗谱是一种重要的电化学测试方法，在电化学领域尤其是锂离子电池领域具有广泛的应用，如电导率、表观化学扩散系数、SEI的生长演变、电荷转移及物质传递过程的动态测量。本文介绍了电化学阻抗谱的基本原理、测试方法、测试注意事项、常用电化学阻抗测量设备及测试流程，并结合实际案例，具体分析了电化学阻抗谱在锂离子电池中的应用。

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8. 锂离子电池产气机制及基于电解液的抑制策略

徐冲, 徐宁, 蒋志敏, 李中凯, 胡洋, 严红, 马国强

储能科学与技术 2023, 12 (7): 2119-2133. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0212

摘要（656）

HTML （136）

PDF（pc）（13368KB）（881）

便携式设备、电动汽车和储能设施的快速发展对锂离子电池的成本、充电倍率、使用寿命和安全性等提出了更高要求。然而，锂离子电池在循环和存储过程中会产气，造成电池体积膨胀、极片/隔膜错位以及电池极化增加，是导致电池寿命衰减甚至引发安全问题的重要原因。本文从锂离子电池产气种类出发，总结了锂离子电池中H₂、O₂、烯烃、烷烃、CO₂和CO 6类主要气体的产生机制以及电池温度、电压窗口、电极材料等因素对气体产生的影响，并讨论了这些气体产生与电池性能变化和电池安全之间的关系。此外，本文基于电解液视角提出了抑制策略，主要围绕提升电解液稳定性和构建稳固的电极/电解液界面两个维度展开。清除电池中的活性氧、痕量水和氢氟酸，降低溶剂中环状碳酸酯含量以及使用氟代溶剂均可以有效提升电解液稳定性，使用各类功能添加剂调控电极/电解液界面组分可以有效提升电池界面稳定性，最终达到抑制产气的效果。最后，本文提出了目前针对电池产气仍需解决的问题，为后续深入探究电池产气机理以及开发更有效的产气抑制策略进行了展望。

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9. 可再生能源电解制氢成本分析

郭秀盈, 李先明, 许壮, 何广利, 缪平

储能科学与技术 2020, 9 (3): 688-695. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0004

摘要（2680）

HTML （163）

PDF（pc）（3084KB）（2721）

本文对可再生能源电解制氢成本进行了系统分析，对比了碱性与质子交换膜（PEM）电解制氢的平准化成本（LCOH），并考察了规模效应、氢气压力、压缩与液化及输入功率波动性对碱性与PEM电解制氢成本的影响。结果表明：规模增加可降低制氢成本，所考察的电解系统在规模由1 MW提高至40 MW后，装置的固定成本降幅40%以上，由于电费是主要成本，平准化成本（LCOH）降幅小于25%。在固定成本投入无明显增加的情况下高压电解制氢可明显降低制氢成本，随着电解氢气压力由1 atm（1 atm=101.325 kPa）提高至30 atm，进一步压缩至700 atm的成本由1 $/kg降至0.3 $/kg；液化成本受规模影响显著，1 MW电解制氢增至40 MW时制氢并液化的平准化成本（LCOH）从8.7 $/kg降至5.3 $/kg；由于PEM对可再生能源波动具有良好的适应性，在波动性功率输入时，随着低功率（<20%额定功率）波动性的增加，PEM的LCOH成本可以优于碱性电解。随着碱性与PEM电解技术的进步，二者优劣仍需针对具体情况进行分析讨论。

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10. 全固态锂电池的电极制备与组装方法

崔言明, 张秩华, 黄园桥, 林久, 姚霞银, 许晓雄

储能科学与技术 2021, 10 (3): 836-847. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0090

摘要（1727）

HTML （309）

PDF（pc）（4492KB）（2394）

全固态锂电池由于具有安全性高、循环寿命长、能量密度高等特点，在化学电源领域具有非常好的应用前景。因全固态锂电池是一种使用固体电极材料和固体电解质材料，不含任何液体的锂电池，所以全固态锂电池的电极制备以及组装与现有液态锂电池的方法存在较大差异。本文详细综述了典型的几类全固态锂电池的电极制备与组装方法及相应的性能特征，分别针对氧化物、硫化物以及聚合物固体电解质体系，归纳分析其结构、正极制备方法、负极修饰方法以及电池组装方式，并在最后对全固态锂电池的实验室开发组装方式给出了建议，为全固态电池研究的同行们提供借鉴和参考。

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11. 储能锂离子电池多层级失效机理及分析技术综述

王怡, 陈学兵, 王愿习, 郑杰允, 刘啸嵩, 李泓

储能科学与技术 2023, 12 (7): 2079-2094. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0295

摘要（612）

HTML （213）

PDF（pc）（10041KB）（867）

锂离子电池电化学和安全性能与其材料、极片和电池各层级的特性密切相关，揭示储能锂离子电池多层级的失效机理，可为储能锂离子电池的设计优化、使用管控提供指导。本文以广泛应用的磷酸铁锂储能电池为例，从材料、极片、电池层级出发，分别综述了其常见的失效形式以及对应的失效机理与表征分析技术。在本文中多层级的失效包括正负极材料的结构、组成和表界面失效以及电解液和隔膜的失效；极片的析锂、孔隙率、剥离和非均匀极化失效；电池的产气和热失控失效。最后对未来储能失效分析技术进行展望，包含先进表征技术应用、标准化失效分析流程等方面，希望能为储能锂电池失效分析技术的发展起到积极的推动作用。

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12. 钠离子电池储能技术及经济性分析

张平, 康利斌, 王明菊, 赵广, 罗振华, 唐堃, 陆雅翔, 胡勇胜

储能科学与技术 2022, 11 (6): 1892-1901. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0066

摘要（2110）

HTML （289）

PDF（pc）（3612KB）（2228）

储能技术是构建能源互联网的关键支撑技术，是保障电网稳定运行、优化能量传输、消纳清洁能源、改善电能质量等的重要手段。电化学储能具备地理位置限制小、建设周期短等优势，是主流储能方式之一。目前，在电化学储能中发展最为成熟的是锂离子电池技术，但随着电动汽车普及和大规模储能应用，锂离子电池或将面临锂资源紧缺的问题。钠离子电池由于资源丰富、成本低廉、能量转换效率高、循环寿命长、维护费用低等优势，已成为目前储能技术的研究热点。本文对钠离子电池储能技术的可行性和经济性进行了分析，与当前主流储能技术进行了对比，从度电成本这一经济性角度分析了钠离子电池在大规模储能领域的优势，简要介绍了钠离子电池的应用场景及1 MW·h钠离子电池储能示范案例，并在此基础上给出了钠离子电池应用于储能电站的一些思考和建议。

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13. 质子交换膜电解水技术关键材料的研究进展与展望

徐滨, 王锐, 苏伟, 何广利, 缪平

储能科学与技术 2022, 11 (11): 3510-3520. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0319

摘要（1056）

HTML （102）

PDF（pc）（4897KB）（1648）

氢是碳中和能源系统的重要组成部分，为重工业和长途运输等难以脱碳的行业提供了一种可替代路径。可再生能源电解制氢是最可持续的制氢技术，为整合间歇性可再生能源提供了额外的灵活性，并可以作为季节性储能。质子交换膜(PEM)电解水技术具有电流密度高、运行压力高、电解槽体积小、整体性和灵活性好等优势，与波动性较大的风电和光伏有很好的适配性，但目前的主要挑战之一是其成本较高。本文对PEM电解水技术的成本组成及应用现状进行了总结，并详细分析了PEM电解槽中的关键材料、制备工艺及组件制造的研究进展。研究认为，通过新型的结构设计、制备策略和制造技术，可以提升贵金属催化剂的活性和利用率，减少膜厚度以降低欧姆极化，降低双极板的原料和加工成本，改善电解槽的结构设计和组装。最后提出了未来PEM电解水技术的研发方向和目标，通过材料性能的技术创新、组件制造工艺的优化、电解槽生产规模的扩大，能显著降低PEM电解水设备的成本，加速PEM制氢的规模化发展。

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14. 高压储氢容器研究进展

李建, 张立新, 李瑞懿, 杨啸, 张挺

储能科学与技术 2021, 10 (5): 1835-1844. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0309

摘要（1239）

HTML （102）

PDF（pc）（6699KB）（1567）

介绍了几种高压气态储氢容器，包括高压储氢气瓶、高压复合储氢罐和玻璃储氢容器。高压储氢气瓶包括全金属气瓶和纤维复合材料缠绕气瓶，其具有充放氢简单、氢气浓度高等优点，是目前唯一商业使用的高压储氢容器。高压复合储氢罐是通过储氢材料存储氢气实现固态储氢，并在粉体材料之间的空隙也参与储氢，实现气-固混合储氢，具有体积储氢密度大、充氢速度快、低温下工作性能好等优点。玻璃储氢容器包括空心玻璃微球和玻璃毛细管阵列，是一种新型的高压储氢容器，其具有质量体积密度高、安全性好、成本低、无氢脆现象等优点，有望与燃料电池组合应用于各种移动电子设备。目前相关理论研究已证明了其有作为储氢容器的潜力，但由于其相关配套等器件还不完善，离商业化应用还有一段距离。本文比较了几种商用的高压储氢气瓶性能，重点介绍了玻璃储氢容器的储氢机理、技术现状及相关研究，并对几种储氢容器未来的技术研究方向进行了展望。

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15. 固态电解质锂镧锆氧（LLZO）的研究进展

姜鹏峰, 石元盛, 李康万, 韩百川, 颜立全, 孙洋, 卢侠

储能科学与技术 2020, 9 (2): 523-537. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2019.0286

摘要（2820）

HTML （112）

PDF（pc）（5127KB）（2913）

高安全、高能量密度以及长寿命全固态电池被视为下一代最重要的储能技术之一，而开发高性能固态电池的核心之一就是制备性能匹配的固态电解质。石榴石型的Li₇La₃Zr₂O₁₂（LLZO）固态电解质因其高离子电导（室温下约10^-3 S/cm）、高电化学稳定性和对正极材料及锂金属负极良好的化学稳定性,自2007年被发现之后，便被认为是颇具前景的一类固态电解质材料。本文系统地综述了LLZO在结构调控、掺杂策略、离子输运机制认识以及界面稳定策略等最新进展；总结了对富锂石榴石结构、快离子输运行为的认识过程；并系统介绍了优化正极/负极与石榴石型固体电解质界面结构,改善界面润湿性的解决思路及LLZO基固态电解质材料构筑固态电池的进展，以期为探索全固态锂离子电池的实际应用提供借鉴。

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16. 锂电池研究中的电导率测试分析方法

许洁茹, 凌仕刚, 王少飞, 潘都, 聂凯会, 张华, 邱纪亮, 卢嘉泽, 李泓

储能科学与技术 2018, 7 (5): 926-957. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0162

摘要（2256）

PDF（pc）（37535KB）（3652）

锂电池活性电极材料的锂离子电导率、电子电导率以及电解质的锂离子电导率与锂电池的动力学行为密切相关。电导率的测试分析有助于理解材料的电化学性能，常用的方法包括直流法、交流阻抗法和直流极化法等。本文根据电解质材料和活性电极材料的不同导电特性，分类介绍了电导率测试选取的方法、原理、设备、测试流程和注意事项，并结合具体案例阐述数据的分析。

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17. 锂离子固体电解质研究中的电化学测试方法

黄晓, 吴林斌, 黄祯, 林久, 许晓雄

储能科学与技术 2020, 9 (2): 479-500. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2019.0296

摘要（2115）

HTML （189）

PDF（pc）（12753KB）（2441）

锂离子固体电解质是发展高安全性固态锂电池的关键材料，其性能与全电池的性能表现密切相关。离子电导率、电子电导率、化学窗口和对锂界面稳定性是锂离子固体电解质的基础电化学性能。对这些基础性能的准确测试有助于分析锂离子固体电解质材料的特性与功能，指导固态电池的构建。本文详细介绍交流阻抗谱法测试锂离子固体电解质的离子电导率的原理，并结合实例分析了仪器设备、阻塞电极、电极引线和测试偏压对测量结果的影响。针对氧化物、硫化物和聚合物三类锂离子固体电解质体系，本文介绍对称电池的制作方法并结合实测得到的典型阻抗谱曲线分析不同种类电解质材料的差异。此外，本文详细阐述了基于离子阻塞电极的直流极化方法测量电解质的电子电导率、基于改进的Hebb-Wagner电池构型的循环伏安法测量电解质的电化学窗口和基于金属锂对称电池的电化学循环方法测量电解质与锂的界面稳定性，并结合具体案例阐述数据的分析。

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18. 液流电池储能技术研究进展

袁治章, 刘宗浩, 李先锋

储能科学与技术 2022, 11 (9): 2944-2958. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0295

摘要（1356）

HTML （175）

PDF（pc）（6518KB）（1819）

储能技术是构建以新能源为主体的新型电力系统，实现双碳目标的关键支撑技术。液流电池储能技术具有安全可靠、寿命长、环境友好等优势，成为规模储能的首选技术之一。本文通过对传统液流电池储能技术包括铁铬液流电池储能技术、全钒液流电池储能技术、锌溴液流电池储能技术和液流电池新体系包括基于溴基氧化还原电对的液流电池新体系、醌基液流电池体系、吩嗪基液流电池体系、TEMPO类液流电池体系、紫精类液流电池体系的研究进展进行探讨，综述了各类液流电池储能技术的发展历程及其技术成熟度，着重介绍了各类液流电池储能技术的特点和进一步发展所面临的关键科学问题，重点分析了不同种类的液流电池储能技术实用化进程中的关键技术瓶颈。通过总结分析国内外液流电池储能技术的发展态势，对液流电池储能技术未来发展方向进行了展望。

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19. 锂离子电池浸没式冷却技术研究综述

曾少鸿, 吴伟雄, 刘吉臻, 汪双凤, 叶石丰, 冯振宇

储能科学与技术 2023, 12 (9): 2888-2903. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0269

摘要（800）

HTML （90）

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电池热管理系统对锂离子电池的安全高效运行具有重要意义。浸没式冷却技术较传统热管理技术在温控性能和能效等方面优势明显，而且随着电动汽车和储能电站的快速发展，浸没式冷却系统的研究逐渐受到重视。本文首先从导热性、黏性、密度、安全性、环保性、经济性等角度，系统总结目前常用的五类介电流体：电子氟化液、碳氢化合物、酯类、硅油类和水基流体，指出不同介电流体的优势与劣势。然后依据电池系统工作温度特性，详细评述国内外浸没式冷却在低温预热、常温冷却、热失控抑制方面的研究进展。低温预热研究尚少，常温冷却分为单相液体冷却和气液相变冷却，具有高闪点的介电流体在热失控发展的不同时期均起到抑制作用。最后，介绍了该领域目前的探索或示范性工作，并提出锂离子电池浸没式系统介电流体未来的发展方向。其中，电子氟化液和合成碳氢化合物相对使用成熟，酯类和硅油类的研究较少，水基流体亟需解决电绝缘问题。本文可为电化学储能系统浸没式冷却系统设计提供参考。

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20. 锂离子电池储能系统BMS的功能安全分析与设计

朱伟杰, 史尤杰, 雷博

储能科学与技术 2020, 9 (1): 271-278. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2019.0177

摘要（2859）

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PDF（pc）（865KB）（2548）

近两年，中国储能产业迎来爆发式增长。相较于其他储能技术，由于生产技术的快速进步、制造成本的逐步下降等因素，锂离子电池具备更显著的竞争力，在储能领域的市场渗透率越来越高。作为对电池进行监控和管理的电子装置，电池管理系统(battery management system，BMS)是储能系统的核心部件之一，其功能安全关系到整个锂离子储能电站的安全稳定运行。为了正确高效地实现储能系统的电池管理系统功能安全设计和验证，针对锂电池储能系统BMS的产品特点，本工作从系统的危险识别和风险分析、整体安全要求确定和安全功能分配、安全完整性实现及验证3 个主要分析步骤，参照IEC 61508、IEC 60730-1等相关参考标准梳理了电池储能系统BMS功能安全的分析与设计过程。分析结果表明，选择失效模式影响和诊断分析(FMEDA)以及风险矩阵法(RM)，可靠性框图法(RBD)，适合于储能系统电池管理系统BMS的功能安全分析和设计。依照IEC 61508、IEC 60730-1等相关标准，结合储能系统产品的特点，选择正确的分析设计路径，可以确保储能系统BMS的功能安全完整性等级(SIL)有效达成，为储能电站设计开发者提供参考。

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