储能科学与技术

本期中英文目录

2024 (10): 0.

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粉末尺寸对等离子喷涂Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃ 电解质成分与结构的影响

熊思琪, 卜晓晨, 雒晓涛, 李长久

2024 (10): 3307-3318. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0325

摘要 ( 91 )

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全固态锂离子电池(ASSLiBs)由于其能量密度高、安全性好、长期稳定性优越等特点，被广泛研究应用于替代液态电解质锂电池，而发展致密高性能固态电解质的低成本大规模制备技术是推动ASSLiBs商业应用的关键。NASICON型Li_1.3Al_0.3Ti_1.7(PO₄)₃(LATP)固态电解质因其离子电导率高、化学稳定性优越，有望应用于ASSLiBs制造。本研究采用具有低成本制造特征的大气等离子喷涂技术制备了LATP单个粒子和涂层，系统研究了喷涂参数和粉末粒径对涂层中的P元素含量和涂层的组织结构的影响，探讨了喷涂过程中P元素蒸发损失存在的尺寸效应。结果表明电弧功率对可完全熔化的LATP粒子的临界直径具有显著影响，能够完全熔化的最大粉末粒径随电弧功率的增加而增大，在42 kW下，50 μm以下的粉末可以完全熔化；在完全熔化条件下，当粉末粒径小于25 μm时，P的损失量随着粉末粒径的增大而减少；当粒径大于25 μm时，P的蒸发损失达到最小且随粉末粒径变化较小；电弧功率对P的蒸发影响显著，当电弧功率从34 kW增加至42 kW时，P的损失量从5%增加至10%。采用粒径范围30~50 μm的LATP粉末，通过喷涂参数适配，可以制备具有良好层间结合，相结构稳定的适合于ASSLiBs的致密LATP电解质。

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质子电池负极材料W掺杂α-MoO₃ 的制备和研究

马晓锋, 邵钦君, 陈剑

2024 (10): 3319-3333. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0248

摘要 ( 133 )

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质子带有一个正电荷，具有最小的离子半径和最轻的质量；并且氢元素在地球上的丰度较高，可充电的质子电池有望成为下一代新型储能二次电池。目前，常被用作质子电池负极材料的有α-MoO₃、WO₃、TiO₂和MXenes等，尚存在放电比容量低、倍率性能差等问题。α-MoO₃是一种层内由[MoO₆]八面体双亚层组成、层与层之间通过范德华力相连接的层状晶体化合物，3电子反应对应较高的理论比容量558 mAh/g，且嵌脱质子的电极电势较低，是最有应用前景的质子电池负极材料之一。但是，在水系电解液中，当电池放电时，水合质子在α-MoO₃表面脱溶剂化可导致材料的晶格扭曲和坍塌，造成材料的可逆容量衰减。本工作首次合成了W掺杂的α-MoO₃材料。XRD和RAMAN结果显示，掺杂的W进入化合物的Mo位点形成了键能更高的W—O键，并增强了层间的Mo=O键。并且，W⁶⁺的离子半径为0.60 Å，较Mo⁶⁺的0.59 Å更大，W掺杂材料的层间距从未掺杂时的13.84 Å增大到掺杂后的13.87 Å。电化学研究结果显示，质子嵌入W掺杂的α-MoO₃的反应动力学得到明显提升，电极反应从由质子在材料中的固相扩散传质控制转变为由电极表面的转化反应控制为主。α-MoO₃和W_0.035Mo_0.965O₃材料分别以5 C(1 A/g)倍率进行充放电，可逆比容量分别为202.4 mAh/g和189.2 mAh/g。充放电循环600圈后，W_0.035Mo_0.965O₃的容量保持率为83.0%，而α-MoO₃的仅为69.6%。当放电倍率提高至125 C (25 A/g)时，W_0.035Mo_0.965O₃材料仍表现出144.2 mAh/g的放电比容量，而α-MoO₃的放电比容量仅为90.7 mAh/g。最后，本工作以MnO₂为正极、W_0.035Mo_0.965O₃为负极、玻璃纤维纸为隔膜、2 mol/L H₂SO₄ + 1 mol/L MnSO₄为电解液组装了全电池。该电池以15 C倍率(3 A/g)放电的可逆比容量为177.0 mAh/g，循环400圈后的容量保持率为83.8%。研究结果表明，W掺杂有效提高了α-MoO₃材料的稳定性和倍率性能。

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储能模组内多孔防火材料增强液氮灭火效能研究

王红羽, 袁狄平, 石兵兵, 张国维

2024 (10): 3334-3342. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0387

摘要 ( 71 )

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频发的锂离子电池火灾事故对分布式储能锂电池组的应用产生了巨大影响。深度冷却和持续降温是抑制并解决电池火灾的关键。为了探究多孔防火材料对液氮灭火效能的增强作用，搭建了储能模组火灾液氮灭火实验系统。通过在储能模组内铺设多孔防火材料的方式研究了玻璃棉、纳米气凝胶、硅酸铝陶瓷纤维和防火海绵四种多孔防火材料与液氮协同作用对模组内锂电池组火灾的灭火效果。实验结果表明，相同液氮用量条件下，与单独喷射液氮相比，在模组内加装多孔防火材料可以有效提升液氮的灭火效能。液氮与纳米气凝胶协同作用时，热失控电池表面回升最高温度仅为28 ℃，比液氮单独作用时降低了63 ℃，其余三种工况的电池表面回升温度也均低于液氮单独作用。此外，多孔防火材料的铺设方式对液氮灭火效能影响明显，材料侧壁铺设对热失控电池组的灭火效果优于底面铺设。本研究结果可为储能模组锂电池灭火技术提供参考。

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锂离子电池微过充循环老化特性与失效机理研究

闵越明, 张闯, 刘文杰, 刘素贞, 徐志成

2024 (10): 3343-3356. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0256

摘要 ( 236 )

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锂离子电池在实际工作中会因为电池组的不一致性或充电系统故障而出现微过充现象，长期循环会引发安全隐患。为探究微过充循环对锂离子电池老化特性及其失效机理的影响，将电池分别过充至不同截止电压，应用电化学阻抗谱、弛豫时间分布和容量增量分析等技术对其进行老化分析，并结合拆解后电极的扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)表征加以验证。实验结果表明，与正常循环相比，微过充循环会显著加速电池老化，导致电池比容量衰减速度加快；随着循环次数的增加，电池内部的可用锂离子和活性材料不断消耗，电池各类阻抗明显增加，其中4.5 V微过充循环电池的电荷转移电阻较初始状态增加了196.15%；微过充循环还会加剧电池极化现象，降低材料的循环稳定性；微过充循环后，电池的活性材料逐渐从集流体上脱落，正极材料的活性颗粒破裂，负极材料表面固体电解质界面(SEI)膜增厚，F、P元素含量显著增加。

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污泥焚烧炉渣/硝酸钾复合相变储热材料制备及性能

熊亚选, 尹心成, 宋超宇, 任静, 张灿灿, 吴玉庭, 丁玉龙

2024 (10): 3357-3368. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0253

摘要 ( 50 )

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未妥善处理的市政污泥会导致部分的生态环境受到不可逆的影响，通过焚烧处理可有效缓解所带来的危害。但污泥焚烧炉渣中又存在难以固定的重金属。为有效解决重金属的固定问题，同时制备低成本、环境友好的复合相变储热材料，提出以市政污泥焚烧炉渣作为骨架材料，硝酸钾为相变储热材料，采用冷压-烧结法制备5种不同质量比的污泥焚烧炉渣/硝酸钾复合相变储热材料，并对其宏观形貌、微观形貌、抗压性能、热稳定性、化学相容性、传热储热性能、经济性及CO₂排放量进行表征和分析。结果表明，在100～380 ℃范围内，污泥焚烧炉渣与硝酸钾的最佳质量比为5∶5(样品SC3)，储热密度为322.45 J/g，潜热为41.75 J/g，最大热导率为1.04 W/(m∙K)；抗压强度达到153.78 MPa；两者间具有良好的化学相容性，且在样品SC3中均匀分布；经1000次加热/冷却循环后的样品SC3具有良好的高温热稳定性；储热成本为63.06元/MJ；总CO₂排放量为1083.53 kg/t，低于传统骨架材料基复合相变储热材料的总CO₂排放量，有较好的环境效益，具有较好的可行性。

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SSD/PAM-SA双网络复合相变水凝胶的制备及热性能研究

闫博康, 李林峰, 李元元, 程晓敏

2024 (10): 3369-3375. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0246

摘要 ( 120 )

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为解决无机水合盐相变材料在实际应用中稳定性差的问题，拓宽无机水合盐相变材料在中低温热能存储领域的应用范围，本研究通过聚丙烯酰胺(polyacrylamide，PAM)和海藻酸钠(sodium alginate，SA)双网络水凝胶包覆Na₂SO₄·10H₂O(sodium sulfate decahydrate，SSD)制备了一种相变温度范围为30~45 ℃的无机水合盐复合相变材料。实验通过SEM、FT-IR、XRD和DSC等方法对相变水凝胶的微观结构、化学成分、晶体结构和热物理性能进行测试分析。结果表明，SSD能够有效地被双网络水凝胶包覆形成复合相变水凝胶，相变水凝胶具有较高的热导率、良好的形状稳定性和出色的控温性能。当SSD质量分数为70%时，相变水凝胶的熔融焓达到123.91 J/g。相变水凝胶在经历500次热循环后，相变水凝胶的相变潜热和温度均保持稳定，显示出良好的热循环稳定性。本研究有效解决了无机水合盐相变材料稳定性差的问题，为后续无机水合盐在中低温热能储存领域的应用提供了新的思路和理论数据支撑。

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基于中低温相变材料的管壳式储热单元传热性能数值分析

王海岚, 张晓宇, 国建鸿, 赵勇, 陈卓, 王一波

2024 (10): 3376-3387. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0258

摘要 ( 54 )

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针对管壳式相变储热单元换热效率低的问题，设计一种带有径向矩形翅片的复合盐管壳式相变储热单元，进行数值模拟并与实验研究对比验证，然后选择适当的性能指标分析模拟结果。采用ANSYS FLUENT进行三维瞬态仿真，改变换热流体入口温度及储热单元翅片间距进行储热过程的数值计算，对相变材料温度变化、传热过程及熔化情况进行对比分析。结果表明：提高换热流体温度和缩小翅片间距是有效强化换热的手段。在本工作中，换热流体与相变材料复合盐CH₃COONa·3H₂O-KCl相变温差每增加5 ℃，相变材料熔化速率分别提升54.98%、34.67%、23.92%、18.13%、14.45%，潜热储热速率分别提升61.56%、45.79%、35.15%、27.04%、22.31%，速率提升效果均逐渐减弱。翅片间距每缩短10 mm，相变材料熔化速率分别提升32.37%、41.26%、38.66%，储热量随之减少6.40%、11.95%、6.55%，储能密度降低0.53%、10.97%、1.57%，实际应用中需综合换热能力、成本等方面问题选择合适的翅片间距。本工作可为实际工程中储热单元的设计优化提供理论支持。

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塑料膜复合集流体在锂离子电池应用中的挑战与改进措施

董先锋, 张稚国, 李华清, 王莉, 何向明

2024 (10): 3388-3399. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0669

摘要 ( 136 )

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塑料膜复合集流体(PFCC)是一种具有金属层+塑料聚合物+金属层的类三明治结构的新型电池集流体，可以提高锂离子电池的能量密度和安全性，因此受到了电池相关研究者的广泛关注。但PFCC也为锂离子电池的应用带来很多挑战，使其产业化进程缓慢。本文总结了其带来的诸多挑战，例如，聚合物-金属间结合力弱导致在聚合物层电解液浸泡时易脱层、导电性差使其过流能力下降、聚合物层易被腐蚀等，同时对其相关机理展开了详细的阐述：部分聚合物为非极性分子，与金属层间作用力弱；聚合物自身绝缘；PET易被催化解聚及热稳定性差等缺点。针对以上不足，本文系统地归纳了PFCC在锂离子电池应用技术中的发展历程，同时明确了可以通过界面工程、材料调控、加工技术和设备优化等方法、措施对其进行改进，例如：设置焊接质量的实时监控系统，建立多功能界面强化层，设计集流体内外功能性结构等，以期为PFCC的发展奠定理论基础，并推动PFCC在锂离子电池中的应用。

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化学电源内阻测量及状态监测策略分析研究

蒋杭廷, 张倩倩, 张松通, 祝夏雨, 孟闻捷, 邱景义, 明海

2024 (10): 3400-3422. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0282

摘要 ( 106 )

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内阻是表征电池寿命以及电池运行状态的重要参数之一，是衡量电子和离子在电极内迁移或扩散难易程度的主要标志，其测量时的准确度易受到测量温度和压力等环境变量的影响，准确检测化学电源内阻对提高电池管理的精度具有指导意义。面对当前内阻测量变量多、误差大和应用单一等问题，本文梳理分析了近年来混合脉冲功率特性法、直流内阻测试法、交流注入法、直流放电法和电化学阻抗谱法这五种典型锂离子电池内阻测量方法的相关研究工作，重点介绍了内阻受内外环境的具体影响，创新性地引入了内阻和电池寿命、电池状态以及电池安全预警之间的关系，为提高化学电源性能评估的准确性、预测化学电源寿命和优化化学电源使用提供了解决方案，最后对内阻的测量方法和机器学习模型的改进策略进行了研判和讨论，提出了内阻测量需要达到测试时间短、测试一致性好和精度高的量化评价指标，有望持续丰富内阻测量方法及其应用，从而进一步推动化学电源内阻的精准测量以及对电池模组的状态监控与分析，为提高各类化学电源内阻的测量精确度提供新的思路和方法借鉴。

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飞轮储能用永磁电机研究进展

徐帆, 戴兴建, 王又珑, 胡东旭, 张华良, 陈海生

2024 (10): 3423-3441. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0320

摘要 ( 105 )

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高速永磁电机能够满足飞轮储能系统对电机高效率、高功率密度的需求，目前主要还存在高速、高功率带来的转子旋转强度和转子散热这两个问题，永磁体的旋转离心载荷只能由转子结构来承担、真空运行高热阻条件增加了问题的难度。本文分析了飞轮储能用永磁电机的各种分类及其结构特点，对比了多个飞轮储能永磁电机案例中的主要参数，分析了永磁电机各类电磁损耗的计算方法、损耗减低措施。总结不同飞轮永磁电机的各项损耗占比，永磁电机额定状态下电磁损耗与额定功率的比值一般不超过5%，大功率永磁电机的转子损耗与额定功率的比值往往低于0.4%。简要回顾了永磁电机的热管理研究现状。新型永磁材料、转子直接冷却和飞轮电机转子一体式结构研究是未来飞轮储能永磁电机发展的重要方向。

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高功率储能器件的研究进展

滕国营, 王新改, 孟海军, 丁飞

2024 (10): 3442-3452. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0312

摘要 ( 134 )

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由于技术原理不同，高功率储能器件在能量密度、功率特性和持续释能时间等方面差异较大，发展水平不一，所适用场景也不同。目前缺乏以单一技术特点为主线对典型高功率储能器件进行系统性梳理，使不同受用者对高功率储能器件有更加清晰的了解。本文概述了不同高功率储能器件的原理及适用场景，并从能量密度、功率密度、高功率特性等方面对各类高功率器件进行对比；重点以持续释能时间为轴线，对高功率储能器件水平现状进行分类论述，并对其未来发展方向进行总结讨论；最后，对高功率储能器件的发展作出展望。

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用于Li-CO₂ 电池的阴极催化剂：发展及挑战

王雨锟, 李雪莲, 雷普英, 齐凯, 高丽丽, 王转培, 杨晓伟

2024 (10): 3453-3466. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0348

摘要 ( 74 )

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在能源危机与温室效应日益加剧的形势下，Li-CO₂电池作为一种兼具高效储能与CO₂气体利用的新型器件，具有重大的研究意义。鉴于电池涉及多相反应，电子传递与物质转移主要发生于阴极，因此，Li-CO₂电池阴极催化剂的设计与制备显得尤为重要。本文探讨了Li-CO₂电池作为新型储能器件的优势，基于Li-CO₂电池充放电反应机理的发展历程，深入探讨了目前其面临的关键挑战，如充放电电位差较大，容量衰减快和循环稳定性差等问题，将解决方案聚焦于阴极催化剂的研发，提出高效催化剂应该满足的核心条件。总结了近年来碳基非金属，贵金属和过渡金属等传统催化剂在Li-CO₂电池领域的应用情况，并深入分析了各类催化剂的优势与不足；本文重点介绍了新兴的单原子催化剂与氧化还原介质研究进展，通过结构表征和理论计算证明其在Li-CO₂电池领域展现出卓越的催化性能；本文深入剖析了Li-CO₂电池进一步发展所面临的关键问题与严峻挑战，并对单原子催化剂未来的研究方向进行了展望，旨在为推动Li-CO₂电池技术的不断进步提供有益的参考与借鉴。

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锂离子电池石墨负极失效及其先进表征方法

杜进桥, 田杰, 李艳, 蔡普, 封文聪, 罗雯

2024 (10): 3467-3479. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0284

摘要 ( 400 )

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PDF(7790KB) ( 73 )

在便携式设备和电动汽车发展日益受到关注的背景下，锂离子电池凭借其能量密度高、循环寿命长、自放电小等优点成为了大规模应用的商业电池。然而，锂离子电池在使用的过程中存在析锂、短路、热故障以及产气等多种失效形式，造成了锂离子电池容量衰减、电池膨胀、热失控等。因此，揭示电池失效原因对高安全长寿命锂离子电池进一步发展有着巨大的推进作用。本文针对锂离子电池中应用较为普遍的石墨负极，阐述了石墨负极在析锂、高低温、过充等条件下的失效机制，并重点介绍了对于不同失效机制下的先进表征方法，其通过石墨的结构、脱嵌锂时的相变、石墨表面的形貌、负极所释放的热量和反应所产生的气体等多种途径进行分析，总结出四种失效原因主要影响了石墨层间距、石墨脱嵌锂时的相变、活性锂的损耗，另外还会有界面膜生成以及一系列副反应等失效机制。最后，本文归纳了针对各种失效原因的表征方法并进行了分类，同时展望了对于电池失效分析的规范化和标准化，对未来的电池失效分析研究有一定的推动作用。

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锂离子电解液溶剂/空气混合物爆炸特性实验研究

王杰, 宁潇尧, 王学辉, 汪箭

2024 (10): 3480-3490. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0244

摘要 ( 69 )

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本工作利用爆炸极限与点火能测试反应平台开展了典型锂离子电解液溶剂碳酸甲乙酯(EMC)蒸气爆炸实验，首次测量了不同初始温度与当量比条件下EMC的最大爆炸压力P_max、爆炸下限LFL等爆炸危险性基础参数，并利用数值模拟方法开展了燃烧化学反应动力学机理分析数值模拟分析。结果表明EMC/空气混合气体的最大爆炸压力P_max随着当量比的增加呈先增大后减小的趋势，并且在当量比 $ϕ$ =1.2附近取到最大值；随着温度的增加，P_max呈递减的趋势，且P_max与初始温度的倒数1/T₀呈线性关系；由于存在热损失，在相同工况下，P_max，exp均小于最大绝热爆炸压力P_max，ad。EMC/空气混合气体的爆炸下限LFL随着T₀的升高而降低，并呈线性关系，且对燃料爆炸下限经典模型的参数进行了修正，修正后的新公式的预测值与实验值结果吻合较好；通过反应机理分析得到不同T₀对于LFL的影响方式主要是通过影响OH⋅自由基的生成速率来实现的。本研究可为定量评估EMC的爆炸危险性提供一定依据以及为其实际使用中制定相应的安全标准提供一定参考。

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锂离子电池单层电芯内短路建模与热失控触发特性

乔亚军, 任怡茂, 谭子健, 张袆柔, 吴伟雄

2024 (10): 3491-3503. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0396

摘要 ( 257 )

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PDF(2415KB) ( 63 )

锂离子电池内短路诱因复杂，为深入研究内短路引起的电池失效问题须构建合适的精细化仿真模型。本工作以NCM/石墨电池为研究对象，围绕电池内短路失效机理，基于电化学-热耦合物理场，建立了考虑热失控放热副反应的三维单层电芯内短路模型，探究了热失控触发边界，并从内外部特征讨论了单层电芯内短路-热失控的演变过程。首先利用Arrhenius公式得到内短路触发的四种放热副反应产热量与反应速率，探究对电池温升影响最大的副反应类别，结果表明内短路过程放热副反应中负极与电解液反应总热量最大。进一步分析单层电芯内四种典型内短路形式的热失控触发特性，综合考虑组分材料导电性和导热性，得到铝-阳极内短路危险程度最高，其短路电阻值与热失控触发时间呈现正相关趋势，且临界短路电阻的高温热点区域面积值约为30 mm²。模拟结果获得了四种形式内短路临界短路电阻值，并揭示了单层电芯内短路-热失控触发时内部锂离子浓度和温度分布的空间演变规律，相关结果可为研究内短路失效机制和设计安全锂离子电池提供理论指导。

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高镍/碳硅三元锂离子电池循环老化机理研究

胡文豪, 赵晨曦, 孙卓尔, 张沛, 王学辉, 汪箭

2024 (10): 3504-3514. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0272

摘要 ( 176 )

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高镍锂离子电池具有能量密度大、功率密度大等特征，目前得到了广泛使用，但是老化造成的电池容量损失一直是制约高镍锂离子电池高效利用的问题。本工作对高镍/碳硅锂离子电池的老化机理进行了研究，开展了高镍/碳硅型锂离子电池循环老化实验，利用无损和有损测试全面分析了不同寿命阶段的高镍/碳硅三元锂离子电池老化模式并进行验证。分析结果表明，锂离子电池容量衰减呈现两个阶段；第一阶段电池容量呈线性损失，容量损失主要由锂离子的损失导致，老化主要机理是SEI膜的生长和负极材料的损失；第二阶段电池容量骤降，容量损失主要由锂离子损失和电导率损失共同导致，老化主要机理是正极材料的溶解与正极晶体的不可逆性改变和电池隔膜的堵塞；通过计算机断层扫描分析不同寿命阶段锂离子电池整体形貌表明电池生产过程中的初始影响对电池老化部位影响明显，XPS测试结果表明正负极表面钝化层在整个锂离子电池循环实验中不断增厚，且负极材料表面存在过渡金属Ni的沉积，极大地影响了电池的储能能力。本工作揭示了高镍/碳硅锂离子电池老化特性和机理，对高镍/碳硅锂离子电池的梯级利用具有重要理论指导意义。

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锂离子电池安全性及预警措施研究

申菲

2024 (10): 3515-3517. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0929

摘要 ( 42 )

HTML ( 27 )

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锂离子电池凭借轻量化、长寿命、高容量、低污染的优势被大范围地推广和普及，尤其是在电动汽车、移动通信、军工设备、无人机等领域发挥着不可忽略的作用。但锂离子电池存在较大的安全隐患，物质组成性质与使用不当很容易导致锂离子电池内部发生热化学反应，引发电池热失控，轻则造成电池着火，重则引发设备爆炸，对使用者的生命与财产安全造成严重影响。因此，本文对锂离子电池安全性及预警措施进行研究，希望通过分析锂离子电池安全问题的产生原因，全面掌握锂离子电池热失控的规律，并提出可靠的预警方法，从而为锂离子电池在电动汽车、储能电站等领域的安全应用提供有效支持。

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锂离子电池材料准静态压缩本构模型

邱宇超, 陈佰爽, 陈诚, 钱瑞鹏

2024 (10): 3518-3522. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0392

摘要 ( 85 )

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PDF(1405KB) ( 16 )

锂离子电池储能系统在长循环过程中，电芯受力波动上升，这会影响电芯寿命及系统可靠性。数值模拟方法是预测电芯受力状态的有效方法，建立符合电芯力学特性的本构模型，并应用于数值模拟模型当中，可较准确地预测电芯受力状态，为工程设计提供参考。通过对电芯进行单轴压缩试验测试发现，电芯在加载过程中，表现有明显的非线性塑性行为；在卸载过程中，又表现有明显的非线性弹性行为，无法使用单一本构模型，对其加卸载力学响应行为进行表征。本工作使用两种类型的本构模型对电芯进行耦合建模，采用PE(porous elasticity)本构模型表征电芯的非线性弹性行为，采用CFP(crushable foam plasticity)本构模型表征电芯的非线性塑性及应变硬化行为。使用上述两种本构模型，对测试应力-应变数据进行材料参数反演，并将电芯视为层叠复合材料，分层交替赋予上述本构模型及材料参数，对电芯数值建模。针对电芯的单轴压缩试验测试工况，建立了仿真模型并数值求解，对比数值模拟结果与实际测试结果的应力-应变曲线数据，结果证明该建模方法可较准确表征电芯在加卸载过程中的力学行为，且吻合程度可满足工程仿真应用需求。

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便携式装置中双凸台取电微管式固体氧化物燃料电池数值模拟及实验验证

陈智聪, 马跃, 杨华政, 王陈鹏, 刘颖隆, 叶豪, 刘佳伟, 许晓茹, 刘英丽, 陈皆成, 杜志伟, 梁波

2024 (10): 3523-3533. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0300

摘要 ( 57 )

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PDF(8255KB) ( 11 )

本工作利用甲醇水蒸气重整制氢和管式固体氧化物燃料电池的各自优势，设计了一种甲醇水蒸气重整制氢(MSR)耦合微管式固体氧化物燃料电池(μT-SOFC)便携式制氢发电装置。使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立双凸台取电的μT-SOFC数学模型并验证模型(误差率小于5%)。仿真结果表明双凸台取电方式可高效地收集电流，不同电压下电池整体具有较小的温度差。MSR催化剂和阳极支撑型μT-SOFC分别使用浸渍法和挤出成型-浸浆工艺制备。借助场发射扫描电子显微镜和能谱分析技术表征MSR催化剂和μT-SOFC材料特性。借助气相色谱仪分析MSR产物气体成分，分析得到氢气体积分数接近70%。便携式装置使用步进电机控制甲醇水溶液进液流量，可获得不同的MSR气体产物体积流量，平均最高可达1163 mL/min。应用于装置中的μT-SOFC开路电压为0.96 V，最大输出功率密度为190 mW/cm²。电池在模拟实际使用4小时后，其电化学性能基本没有发生衰减。同时对此工况下的电池进行仿真，仿真结果表明，电池性能主要受MSR转化效率的限制，改变空气进气方向可提高电池输出功率。目前关于微管式燃料电池及其设备的应用研究甚少，本工作对μT-SOFC在便携式装置中的应用具有指导作用。

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储能锂电池包浸没式液冷系统散热设计及热仿真分析

李岳峰, 徐卫潘, 韦银涛, 丁纬达, 孙勇, 项峰, 吕游, 伍家祥, 夏艳

2024 (10): 3534-3544. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0186

摘要 ( 304 )

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PDF(13379KB) ( 41 )

作为最主流的储能电池液冷技术，间接冷板冷却技术相比风冷技术虽然实现了在电池换热和均温效果上的突破，但仍存在着电芯顶底区域温差过大、液冷管路循环阻力过大和功耗过高等问题。为解决这些问题，本工作以某型电池包作为研究对象，设计了一种新型的直接浸没式电池包冷却系统，即采用直接浸没式冷却技术将电池包直接置于冷却液中冷却。通过数值仿真对该浸没式系统进行了温度场和流场特性的评估，并与冷板式冷却系统进行对比。接着分别探究了浸没冷却液流量、电芯间距和喷射孔数量对于浸没电池包温度场的影响。研究发现：相比于冷板冷却系统，浸没式冷却系统下电池包顶面最高温度和最大温差均明显下降，系统整体冷却性能显著提升；同时浸没电芯顶底区域最大温差大幅度缩小，有效解决了冷板冷却时存在的顶底区域温差过大的问题；随着冷却液流量和电芯间距的增加，电池包顶面最高温度和最大温差均不同程度下降，但其温度下降率逐渐下降；喷射孔数量的增加使得电池包顶面最高温度略微下降，但最大温差明显提升。

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锂离子电池双螺旋结构流道液冷板数值优化

张斌洋, 任晓龙, 赵江铭, 丁顺良

2024 (10): 3545-3555. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0273

摘要 ( 82 )

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PDF(5933KB) ( 33 )

液冷系统具有高热导率和高比热容，而液冷板在液冷系统中至关重要，液冷板内部流道的结构状态直接影响锂离子电池的最高温度、温度均匀性和温度一致性。为了实现在5C放电速率、环境温度为299.15 K的工作情况下，电池最高温度和温差在安全工作范围内的目标，本工作设计了一种由余弦函数组成的双螺旋状流道液冷板，以电池最高温度和温差为评价指标，运用Ansys Fluent有限元分析软件研究了双螺旋流道不同函数振幅、入口流速、函数周期和流道宽度对冷板散热性能的影响，然后采用正交试验和极差分析对4种影响因素进行重要程度排序。结果表明：入口流速和流道函数周期能够显著影响锂离子电池的最高温度、温度均匀性和温度一致性；增加入口流速、流道宽度和流道函数周期，锂离子电池的最高温度和温差均减小，温度均匀性得到提升；函数振幅对电池温度影响最小。确定了最优结构的组合为振幅25 mm、入口流速0.2 m/s、周期2、流道宽度5 mm。与初始结构相比，优化后的结构电池组最高温度和温差分别降低了2.36 K和1.27 K。

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竖井式重力储能发电效率及功率稳定策略研究

周睿, 洪剑锋, 曹君慈, 秦伟, 赵卓越

2024 (10): 3556-3565. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0304

摘要 ( 51 )

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PDF(4240KB) ( 9 )

竖井式重力储能作为近些年来涌现的新储能技术，具有选址灵活、对环境无污染等特点，但对其系统内部的研究仍然很匮乏，系统效率和功率两个重要技术指标的研究不完善。为此，本工作针对竖井式重力储能系统进行了物理建模，提出了效率模型和功率模型。对效率模型，提出了损耗来源，通过仿真研究发现了效率随重物质量、最大速度、加速度等参数的变化规律。研究表明，最大速度、加速度及竖井高度对系统效率的影响十分显著，重物质量对系统效率影响很小。减小最大速度和竖井高度可以很有效地增加系统效率。对功率模型，提出了多通道功率叠加的方法，来实现功率的补偿从而达到平稳输出功率的目的。采用错时间启动的方式来实现功率叠加，并仿真了在控制策略下的功率输出结果，从功率波动率和功率损失率两个方面研究了不同通道数的性能并进行对比。结果表明增加通道数可以有效地减小功率波动率，通道数达到8时功率波动率仅为2.5%。功率损失率随着通道数的增加而减小，在通道数大于4时几乎不变，增加通道数可以有效地提高系统对外输出功率性能。

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互联网+背景下风光储能一体化智慧能源设计研究

赵兮

2024 (10): 3566-3568. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0817

摘要 ( 25 )

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PDF(511KB) ( 13 )

随着可再生能源的快速发展和能源结构的转型，风光储能技术成为实现能源可持续利用的重要手段。智慧能源作为一种集成了物联网、大数据、云计算等现代信息技术的新型能源形态，其在风光储能领域的应用逐渐展现出巨大的潜力和价值。对此本文详细综述分析了互联网背景下风光储能的智慧能源设计，在充分阐述了智慧能源与风光储能技术发展进程的基础上，从智慧能源在风光储能中的优化调度、储能管理以及并网控制三个方面详细探讨了风光储能的一体化能源设计模式，以期为风光储能技术的进一步发展提供有益参考。

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MW级飞轮阵列在新能源场站一次调频中的应用

张志国, 王刚, 杨晶, 王书平, 刘东, 饶武峰

2024 (10): 3569-3578. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0397

摘要 ( 61 )

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PDF(7937KB) ( 12 )

针对新能源场站一次调频技术的迫切需求，本工作研究了MW级飞轮阵列在此场景下的创新应用，设计了飞轮储能阵列系统集成接入方案，提出了飞轮储能阵列参与新能源场站一次调频控制策略，并在新能源场站主变低压侧(35 kV)独立接入了一套5 MW/175 kWh的飞轮阵列系统。为了全面验证该方案的可行性与性能优势，本工作实施了一系列的试验测试，涵盖单机充放电快速切换、频率阶跃扰动响应、防扰动性能校验以及一次调频死区测试等多个维度的工况试验。此外，结合现场长期运行的实时监测数据，综合分析表明，采用MW级飞轮阵列显著增强了新能源场站的一次调频能力，提高了系统响应速度。

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大型压缩空气储能系统的土木工程建筑结构设计优化

孟祥程

2024 (10): 3579-3581. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0819

摘要 ( 24 )

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PDF(526KB) ( 12 )

大型压缩空气储能系统的土木工程建筑结构设计优化是确保系统安全、稳定、高效运行的关键环节。本文围绕该主题，从热力学储能作用分析、设计目标、子系统设备选型三方面着手，对大型压缩空气储能系统进行建模。通过对设计方法的梳理与分析，指出了其中存在的不足之处，如建筑结构储气量较少、储能量不达标、选址不够灵活。针对这些问题，提出了一系列优化设计措施，包括结构设计、材料选择、施工技术和环境适应性等。

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基于遗传算法的飞轮储能电机多工况效率优化

朱迪, 赵杨阳, 艾邓鑫, 张利, 周咏

2024 (10): 3582-3592. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0249

摘要 ( 55 )

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PDF(4202KB) ( 7 )

由于热泵系统具有电热转换效率高、电机转速控制便捷、系统灵活调节能力强的特点，其运用于电热耦合系统可实现热力系统与电力系统的协同运行支撑，而配备高速飞轮电机的电热耦合热泵系统具备大惯量、长延时特征，在电热协同运行领域具备更强的支撑能力。但现有飞轮储能电机多基于额定工作点进行效率优化，难以实现全工作周期内综合效率最优。为此，本工作基于电热协同实际工作场景得到单个完整工作周期下飞轮电机的运行工况变化，提出基于遗传算法的飞轮电机多工况效率优化方法。首先，建立适用于高速电机的效率计算模型，并根据热泵运行场景计算出单次工作下飞轮电机转速曲线；其次，确定待优化变量，通过参数灵敏度分析去除关联度较小参数以减少计算量，并根据实际工况提出电机综合效率指标以量化电机在全工作周期内的效率表现；最后，基于遗传算法寻优得到最优工作点，优化后综合效率增加0.34%，全速范围内电机效率均得到提升，单个工作周期能量损耗下降38.7 kJ，较优化前能量损耗降低14.8%。优化结果证明此方法可提高飞轮电机全工作周期内的运行效率，降低热泵运行过程中的能耗损失，提升飞轮储能系统的经济性。

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面向风电系统的混合储能容量优化配置研究

吴新友

2024 (10): 3593-3595. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0928

摘要 ( 27 )

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PDF(516KB) ( 15 )

随着全球能源危机的不断逼近，开发和利用新能源成为现今人们探索的重要方向，太阳能、风电、氢能等凭借其清洁无污染的优势成为新能源发展中的重要代表。其中，风电储能是现今电力系统的重要组成部分，可接入电网系统，为满足区域人民的供电需求提供重要帮助。但风力发电受气候影响严重，其供电出力存在随机性和不稳定性。因此，风电系统中需配置储能装置来实现储能容量优化，以确保电网供电功率的平衡性与稳定性。文章基于风电系统的发展现状，对其混合储能容量优化模型进行分析，提出考虑不同条件下的风电系统混合储能容量协同优化配置方案，为有效提升风电并网后的电网运行效率与质量提供参考。

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液冷散热技术在电化学储能系统中的研究进展

吴超, 王罗亚, 袁子杰, 马昌龙, 叶季蕾, 吴宇平, 刘丽丽

2024 (10): 3596-3612. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0290

摘要 ( 224 )

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PDF(5550KB) ( 40 )

随着锂离子电池技术的进步和成本的降低，大规模锂离子电池储能电站从示范逐渐走向商业化应用。电池热管理系统的优化设计是提升储能系统集成综合性能的关键技术，通过温度的控制不仅可以有效延长储能电池寿命、提升放电容量等，而且可以确保电站安全运行。电池作为大型电化学储能电站的载体，热安全问题的解决刻不容缓。本文对比了风冷、液冷、相变材料冷却和热管冷却4种散热技术的温降、温度均一性、系统结构、技术成熟度等，液冷散热系统在大容量锂离子电池储能系统中更具优势。液冷散热系统设计包括冷却剂通道、冷板形状、冷却液等关键参数设计，并可通过与其他散热方式进行复合优化设计，进一步提升系统的电热性能；通过控制目标、控制算法的优化，可实现电池模块温度的智能化、精准化控制，并提高热管理系统效率。液冷散热技术仍需从系统关键参数设计、控制策略优化、应用需求进行多角度优化，从而既能实现温度控制的效果，又能满足经济高效的应用目标。

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Transformer网络技术在电池储能管理中的应用与优化

徐霞

2024 (10): 3613-3615. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0903

摘要 ( 17 )

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PDF(524KB) ( 10 )

电池储能管理系统在现代能源网络中起关键性的作用。随着对能源效率和储能系统可靠性的要求日益提升，深度学习技术在电池储能管理中的应用受到了广泛关注。本文旨在探讨Transformer网络技术在电池储能管理中的创新应用与优化策略。首先，本文介绍了电池储能管理系统的基本概念和现阶段面临的主要挑战。然后全面分析了深度学习技术在电池储能管理中的应用现状，着重讨论了各种网络模型的性能及其在实际应用中的成效，并提出了一种基于Transformer架构优化的电池储能管理策略，该方法在提升系统稳定性方面的显著优势。本文的研究不仅为电池储能管理提供了新的技术手段，也为未来相关技术的进一步发展提供了理论支持和实践参考。

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基于计算机大数据的化学储能网络安全防范措施

白雪岩, 阿日木扎

2024 (10): 3616-3618. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0820

摘要 ( 11 )

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PDF(604KB) ( 11 )

化学储能相关控制系统的网络安全问题，一直是能源应用领域一项较为热门的研究。大数据技术的应用为化学储能系统的安全监测和防护提供了全新的视角和方法。本文综述了大数据下的化学储能网络安全技术创新，首先分析了当前储能网络安全技术类别，包括物理安全防护、网络安全防护、数据加密以及入侵检测防御等；然后客观分析了当前化学储能网络安全常规问题，以及影响和不足；最后综述了大数据对化学储能网络安全技术的提升以及未来二者的发展趋势。以期为化学储能网络安全技术发展提供一些启发。

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人工智能在中国新能源领域中的应用与前景分析

任苗苗, 舒晓斌

2024 (10): 3619-3621. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0818

摘要 ( 50 )

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PDF(516KB) ( 27 )

随着全球对环境保护和可持续发展的日益关注，新能源行业正逐步成为经济增长的新动力。人工智能技术的不断发展，导致其在新能源领域同样被广泛应用。对此，本文结合我国新能源发展的实际情况，对人工智能在中国新能源领域中的应用进行了分析综述。本文首先阐述了人工智能在新能源领域的各方面运用情况，包括智能电网管理、智能光伏发电系统以及智能能源储存系统等，然后对其进行前景分析，包括当前所面临的挑战与发展前景分析等。通过本次的深入研究，可以确定人工智能与中国新能源领域结合关系密切，二者相互促进具有广阔的发展前景。

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锂离子电池均质化电化学模型的电极颗粒半径分布拓展

曹昕, 李棉刚, 侯宇程, 贡晓旭, 李香龙, 周奎, 梁惠施, 杨清华

2024 (10): 3622-3629. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0318

摘要 ( 59 )

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PDF(1071KB) ( 26 )

锂离子电池的仿真对电池研发和评估具有重要作用。当前锂离子电池仿真所使用的经典伪二维模型采用恒定电极颗粒半径假设，无法满足对仿真精度的需求。本工作通过对电极颗粒半径分布的累积分布函数进行逆变换采样，并开展电极颗粒活性比表面积校正，在维持伪二维模型均质化特性的基础上成功引入了电极颗粒半径分布，从而提升了仿真精度。首先，从数学上推导了在伪二维模型中引入电极颗粒半径分布的理论方法，将由伪随机函数生成的关联电极空间坐标的均匀分布数代入电极颗粒半径分布的累积分布函数中，以逆变换采样获得不同电极空间坐标的电极颗粒半径。然后，推导和论证了在引入电极颗粒半径分布后电极颗粒活性比表面积的校正方式，并给出了常见电极颗粒半径分布在伪二维模型中的拓展方程。最后，通过对正极和负极是否进行电极颗粒半径分布拓展的四种组合建立的伪二维模型进行了相同条件的仿真对比，并基于实验数据对无拓展的和含电极颗粒半径分布拓展的伪二维模型开展仿真验证，结果表明本工作提出的电极颗粒半径分布拓展方法能够更准确地仿真电池内部的极化变化，尤其是对弛豫过程的仿真结果更接近实际电池表现，因而具有更高的仿真精度。

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基于递归图多尺度特征的储能锂离子电池剩余寿命预测方法

谢毓广, 李金中, 邹文豪, 毛磊

2024 (10): 3630-3641. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0398

摘要 ( 65 )

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PDF(3574KB) ( 31 )

锂离子电池在长期循环使用过程中不可避免地会出现性能退化，这直接影响储能锂离子电池系统的稳定运行。为此，本工作提出基于递归图多尺度特征的锂离子电池剩余寿命预测方法，用于解决从一维状态信号中提取关键退化特征的局限性。鉴于递归图像内蕴含丰富的时空退化特征，首先，构建深度学习多尺度特征提取架构，通过可变大小的感受野，识别同一电压区域在多个周期内的时间维度变化以及相邻电压区域之间空间维度的递归图像时空演变，进而提取深层多尺度特征，用于实现从多尺度特征到RUL的映射建模。再次，通过开展综合评估实验，对所提出方法的预测效果进行系统验证。研究结果表明，该方法使用有限数量的充电过程递归图作为输入，能实现模型快速收敛和准确预测。此外，在跨倍率预测场景中，相较于浅层指标，可实现在2C倍率下将绝对误差和均方根误差的指标性能提升约7倍和5.7倍。最后，通过开展与一维序列输入的对比实验，进一步验证基于递归图多尺度特征进行锂离子电池剩余寿命预测的有效性，实现了各评价指标约50%和43%的性能提升，同时成像所需时序电压采样点数据量相对较小。

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冲击荷载下圆柱型动力锂离子电池的响应特性研究

黄晟贤, 徐会升, 王起鹏, 宋禄, 赵林双

2024 (10): 3642-3652. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0274

摘要 ( 60 )

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PDF(8079KB) ( 15 )

随着新能源汽车行业的快速发展，动力锂离子电池作为新能源汽车的核心部件之一，其安全性受到广泛关注，研究冲击荷载下动力锂离子电池的力学响应特性和热失控特性是有效防控新能源汽车发生碰撞导致火灾事故的关键。本工作选取21700圆柱型动力锂离子电池作为研究对象，通过自行搭建的电池撞击实验平台研究电池在平面撞击和圆柱面撞击下的安全性能，并记录锂离子电池的温度、电压和冲击荷载等表征数据，分析撞击高度、电池SOC对锂离子电池力学响应特性及热失控行为特征的影响。结果表明，随着电池SOC的增长，电池的抗冲击能力得到了提升；对于平面撞击实验，可认为电池的极限应变为-0.206，极限冲击应力为13.49 MPa，对于圆柱面撞击实验，可认为电池的极限应变为-0.253，极限冲击应力为33.58 MPa；电池热失控的剧烈程度与落锤形状、撞击高度及电池自身荷电状态明显相关，圆柱面撞击对电池造成的破坏性更强，随着撞击高度和电池SOC的增加，电池热失控反应越剧烈，本研究为电池的安全性设计和新能源汽车火灾防控提供有效的数据支撑。

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基于大数据和人工智能的储能系统故障预测与诊断方法研究

李根, 刘珊珊

2024 (10): 3653-3655. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0902

摘要 ( 27 )

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随着储能式电网技术和新能源电动汽车技术的快速发展，全球储能系统需求日益增大。然而应用环境的复杂化和电池组成的大型化增大了储能系统发生故障的概率。本文从大数据技术和人工智能技术两种视角上分别阐述了其在储能系统故障预测和诊断中的研究。大数据技术可以对大量能源数据进行分析，从而可以提高储能系统的生产和利用效率，减少能源的浪费和损失。人工智能技术可以挖掘大数据背后隐藏的有价值的信息，对能源数据进行训练，并对储能系统进行预测和诊断分析。而将大数据技术和人工智能技术进行融合，可以对大量的能源数据进行处理和分析，从而提高储能系统的效率，并对储能系统是否发生故障进行预测和诊断，促进储能系统的智能监控和管理。

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磷酸铁锂锂离子电池低温不可逆析锂及其对电池性能衰减的影响

李义函, 卢世刚, 王晶, 查汪珺, 戴正航, 郭奕彤, 杨泽茜

2024 (10): 3656-3665. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0285

摘要 ( 151 )

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锂离子电池低温充放电过程中发生锂的析出-溶解反应，由于不可逆析锂导致生成“死锂”，对电池性能造成影响。本工作研究了磷酸铁锂锂离子电池在5~-12 ℃范围内0.1C充放电过程中锂的析锂-溶解行为，建立了总析锂量和可逆析锂量、不可逆析锂量与充放电温度之间的关联关系；拆解低温充放电后的电池，采用SEM、EDX和XPS分析了负极的形貌、元素分布和表面组成，明确了“死锂”在负极表面/内部的分布特征；研究了低温充放电后电池的充放电性能和循环性能，发现低温充放电后电池容量降低，5 ℃充放电后电池较原始样品0.5C循环容量衰减更快，而更低温度充放电后电池循环性能变好。研究得出，电池充放电温度越低，总析锂容量越高且不可逆析锂容量占比越大，而低温充放电后电池容量降低主要归因于不可逆析锂导致的活性锂损失，更低温度下充放电后电池循环性能更好归因于活性锂损失造成负极嵌脱锂最低电位的升高，而5 ℃时循环性能变差则归因于负极元素分布、孔隙结构和表面组成的改变。

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AI辅助下动态声纹分析策略在电池组异常识别中的应用

范龙, 张见广

2024 (10): 3666-3668. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0782

摘要 ( 20 )

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本文综述了人工智能(AI)辅助下的动态声纹分析策略在电池组异常识别中的应用创新情况。首先概述了声纹识别理论的基础，随后详细介绍了AI的理论框架，包括机器学习、深度学习等关键技术，以及这些技术如何在复杂数据处理、模式识别等方面展现出强大的能力。重点探讨了基于AI和声纹技术的电池组异常检测策略。通过集成高精度的声音采集设备、先进的信号处理技术以及优化的AI算法，该策略能够实时监测电池组运行过程中的声音变化，并利用动态声纹分析技术提取出关键的声音特征，进行异常模式的识别与分类。新技术不仅提高了异常识别的准确性和实时性，还能够有效应对电池组运行过程中可能出现的复杂多变的异常情况。

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基于声纹与AI分析技术的化学电池极片缺陷识别

李淼, 周凤颖, 崔惠珊, 方兰, 李文雅

2024 (10): 3669-3671. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0783

摘要 ( 20 )

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随着新能源产业的快速发展，化学电池作为其核心部件，其性能和质量对整体系统的稳定性和安全性至关重要。化学电池极片作为电池的重要组成部分，其制备过程中的缺陷会直接影响电池的电化学性能和安全性。本文对声纹与AI分析技术的化学电池极片缺陷识别方法相关研究进行综述，通过这两种技术的结合，可以提高缺陷检测的准确性和效率，为电池生产过程中的质量控制提供有力支持。

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GB/T 31467—2023《电动汽车用锂离子动力电池包和系统电性能试验方法》标准解读与分析

牛萍健, 郝维健, 苏智阳, 师盛坤, 柳邵辉

2024 (10): 3672-3679. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0288

摘要 ( 435 )

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近年来，我国新能源汽车和动力蓄电池产业快速发展，相关标准的部分内容已不能适应产业发展需要，面向当前我国新能源汽车和动力蓄电池的使用场景需求，结合我国动力蓄电池电性能测试经验，充分参考相关国际标准，GB/T 31467—2023经修订后发布，为电动汽车用锂离子动力电池包和系统的电性能测试提供了方法。本文详细对比了GB/T 31467—2023与GB/T 31467.1—2015、GB/T 31467.2—2015以及ISO 12405-4:2018的测试项目与技术内容，并对通用测试条件、通用测试、基本性能测试等部分的修订内容进行了解释说明，可为相关动力电池产品研发和验证提供参考。标准在修订过程中，一方面考虑国内技术水平及整车对动力电池包和系统电性能的需求，增加了外观、极性、能量密度、充电性能以及工况放电的测试方法；另一方面，结合整车实际运行过程中的充放电电流以及运行环境，对所有测试项目的充放电电流进行修改，并对无负载容量损失、能量效率、高低温启动功率等测试项目的测试温度进行协调统一，有利于电动汽车用锂离子动力电池包和系统的研发和测试。

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绿色储能标准体系的构建

冯彩梅, 陈永翀, 刘勇, 何颖源, 张友胜

2024 (10): 3680-3692. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0303

摘要 ( 67 )

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储能是构建新型电力系统、实现双碳目标的重要支撑技术。绿色储能将环境保护、资源节约和能源优化的理念贯穿于产品的全生命周期环节，是双碳背景下新型储能产业和技术发展的必然趋势。本文分析了国内外推动绿色产业发展的相关法规和标准情况，结合储能技术路线、产业链构成和生命周期评价等多维度分析，提出绿色储能标准评价体系的构建思路。绿色储能标准除绿色产品外，还应考虑绿色设计、绿色制造、绿色运维和绿色回收，覆盖储能全生命周期。针对绿色储能产品标准，分析了评价指标的选取和基准值的确定方法，提出一级指标包括资源属性、能源属性、环境属性和品质属性，二级指标分别包括回收利用率、综合能耗、碳足迹等，其中品质属性应作为其他属性评价的前提或基础。最后，以储能用锂离子电池模组为例分析了绿色储能产品标准的制定思路，并概述了其他绿色储能标准的制定方案。本文旨在推动绿色储能技术开发，为绿色储能标准的制定和完善提供参考，助力新型储能产业的可持续发展。

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火-储耦合系统深度调峰综合经济性分析

张成凤, 朱轶林, 胡东子, 富征阳, 徐玉杰, 沈国清, 王亮, 陈海生

2024 (10): 3693-3705. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0250

摘要 ( 86 )

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火电机组耦合储热技术，可提高机组的热电解耦能力，减少深度调峰对系统安全性和经济性的影响。本工作提出了火电机组与填充床储热的耦合系统，在考虑了机组变工况、填充床储/释热过程动态时间序列基础上，通过EBSILON建立了耦合系统变工况仿真模型；分析深度调峰对耦合系统热力性和碳排放量的影响，通过汽水分离器筒体应力变化分析深调对锅炉寿命损耗的影响，通过转子寿命损耗率曲线分析深调对汽轮机寿命的影响，最终建立耦合系统调度运行经济性模型，开展综合经济性分析。结果表明：火-储耦合系统比自身变工况减小碳排放量7418 t/a(仅配置风电)~9216 t/a(仅配置光伏)；深度调峰对锅炉寿命损耗的影响大于汽轮机，火-储耦合系统可提高系统运行寿命，深度调峰318次/年，相比于机组自身变工况(30%~20%额定负荷)可提高13.3%~15.3%；火-储耦合系统深度调峰收益高于火电机组自身变工况，当填充床释热量用于发电或供热时，耦合系统比自身变工况收益分别增加40万元/年、72万元/年。

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河南省新型储能产业高质量集群发展研究

陈海需, 李莉, 刘文富, 王银玲, 李卫军

2024 (10): 3706-3719. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0429

摘要 ( 61 )

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河南省认真贯彻二十大报告精神，开辟发展新领域、新赛道，多措并举，催生出一批新型储能产业新业态和新模式，各类储能特色产业不断壮大，为构建河南省“双碳”目标下经济稳步增长的创新驱动新引擎奠定了良好基础。然而，想要抓住新型储能产业大发展的历史机遇，必须正视产业发展困境与制约因素，对症施策，加快形成新质生产力，促进储能产业高质量持续发展。本文全面梳理并分析了河南省新型储能产业现状、产业政策、学科与创新平台，指出了目前产业发展所存在的问题，探究了产业集群化发展的动力源与动力主体之间的协同机理，并提出“政-协-企-校”四位一体模式协同打造创新驱动型产业集群。以政策引领、产链布局、集群发展、创新驱动、人才建设为着力点，加强协会和高校的参与度，促进政府、行业协会、企业、高校四大动力主体统筹布局、正向互促、高效推进，提高全要素生产率，增强产业核心竞争力，打造新质生产力引领的产业良性循环发展生态，加快河南新型储能产业高质量集群发展。

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考虑环境惩罚的综合能源系统多季节优化研究

王君梅, 吴晓南, 廖柏睿

2024 (10): 3720-3729. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0340

摘要 ( 41 )

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建筑用能是能源行业的用能大户，而综合能源系统能整合各类能量，为了实现楼宇型综合能源系统的低碳、经济运行，本工作开展了综合能源系统相关优化研究。以两种不同类型建筑作为研究对象，系统包含太阳能、地热能等清洁能源，提出了以矩阵形式建模的能量枢纽模型；以建筑夏、冬两季典型日为数据基础，以典型日综合运行费用最低为目标建立优化调度模型，采用CPLEX软件结合改进NSGA-II算法求解模型；通过算例结果表明，整体上冬季优化效果高出夏季优化效果10%左右；数据显示优化后的建筑综合运行费用节省率在15%~35%且能限制污染物排放量，具有良好的经济效益和环境效益。

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能源价格波动对储能行业经济绩效的影响及应对策略

宋继东

2024 (10): 3730-3734. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0826

摘要 ( 27 )

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在全球能源市场日益复杂多变的背景下，能源价格的波动已成为影响各行业经济绩效的关键因素之一。储能行业，作为连接能源生产与消费的桥梁，其经济绩效直接受到能源价格波动的深刻影响。对此本文针对能源价格波动与储能行业经济关系进行了研究综述，详细分析了能源价格波动如何从投资决策、成本控制、收益预期等多个维度影响储能行业的经济绩效，并在此基础上，提出了一系列具有前瞻性和可操作性的应对策略，旨在为储能行业的健康发展提供理论支持和实践指导。

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