储能科学与技术

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1. 锂离子电池全生命周期安全性演变研究进展

任东生, 冯旭宁, 韩雪冰, 卢兰光, 欧阳明高

储能科学与技术 2018, 7 (6): 957-966. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0165

摘要（1994）

PDF（pc）（10433KB）（10980）

安全性是制约锂离子电池规模应用的重要技术问题。锂离子电池的安全性能不仅仅与材料体系、电芯设计相关，还会随着使用过程而发生变化。锂离子电池安全性能在全生命周期内的演变规律需要重点展开研究，以保障电池在使用过程中的安全性。本文对锂离子电池全生命周期安全性演变问题的国内外研究进展进行了综述，分析了国内外关于电池安全性能在循环老化和储存老化两种工况下的演变规律的研究，总结了电池老化衰减机理与安全性能变化之间的关系，指出负极析锂是影响电池全生命周期安全性能的重要因素，最后对锂离子电池全生命周期安全性演变研究进行了展望。

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2. 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（6847）

PDF（pc）（3840KB）（10935）

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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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（6038）

PDF（pc）（38291KB）（9899）

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. 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（4511）

PDF（pc）（23460KB）（6973）

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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5. 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（5406）

HTML （558）

PDF（pc）（3020KB）（6815）

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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6. 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（3592）

HTML （509）

PDF（pc）（1662KB）（5998）

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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7. 锂离子电池固态电解质界面膜(SEI)的研究进展

梁大宇, 包婷婷, 高田慧, 张健

储能科学与技术 2018, 7 (3): 418-423. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0059

摘要（4469）

PDF（pc）（454KB）（5660）

固态电解质界面膜（SEI）是指锂离子电池在首次充电过程中由于电解液被氧化还原分解并沉积在电极材料表面形成的界面膜。具有离子导通、电子绝缘特性的SEI膜是锂离子电池能够长期稳定工作的保障条件，对其容量、倍率、循环、安全性能等都有至关重要的影响。然而由于SEI膜的形成过程非常复杂且表征测试的难度极大，当前对SEI膜的特性认识仍然停留在实验观察和模型猜想的阶段，需要对SEI膜的定量分析和可控优化进行进一步的探究。本文综述了SEI膜的形成过程机理、影响因素、研究思路及其现状，并对未来潜在的研究方向展望如下：研究新型正极材料表面SEI膜的形成机理以及作用；探索功能电解液的配方优化，研究新型溶剂、锂盐或添加剂的成膜机理及作用；采用原位分析或理论计算的方法深入研究SEI膜的化学组成和形貌结构；探索有效的人工SEI膜构建方法并实现SEI膜结构的可控优化。

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8. 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（2541）

HTML （351）

PDF（pc）（4492KB）（5308）

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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9. 锂离子扣式电池的组装，充放电测量和数据分析

王其钰，褚赓，张杰男，王怡，周格，聂凯会，郑杰允，禹习谦，李泓

储能科学与技术 2018, 7 (2): 327-344. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2018.0022

摘要（2885）

PDF（pc）（17246KB）（5097）

锂离子电池材料在研发以及初期生产检测阶段，需要通过扣式电池对电化学性能进行测量。测试方法和分析方法的准确规范是精确分析评价电池材料、开发新材料及开发新电池体系的基础。本文总结了以往文献资料，结合实际工作经验，介绍实验室锂离子扣式电池组装流程、充放电性能测量和数据分析方法。

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10. 锂电池SOC拐点修正安时积分实时估算方法

刘东, 黄碧雄, 王一全, 严晓, 王影

储能科学与技术 2019, 8 (5): 850-855. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2019.0067

摘要（1084）

PDF（pc）（588KB）（4633）

对18650及26650磷酸铁锂电池的充放电电流、电压等数据分析表明：在电池循环老化过程中，虽然容量电压曲线两端曲率最大（拐点）处的SOC值有所变化，但是其电压保持不变。因此在估算SOC过程中，当放电电压达到拐点电压时，将此时的SOC修正为对应的拐点SOC，可以一定程度上优化安时积分法由于初始SOC而估算不准的问题。在此基础上提出一种新型的拐点修正安时积分算法，综合考虑温度、充放倍率、循环老化等因素对SOC估算精度的影响，引入充放电曲线拐点概念，建立SOC实时估算数学模型，减小消除安时积分法存在的累计误差问题。对比传统安时积分法估算精度，结果表明：SOC拐点修正安时积分实时估算法的误差在3%，说明该方法在实际工况中具有可行性，并且估算精度较高，可为SOC实时估算与检测提供重要参考。

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11. 锂离子电池高容量硅碳负极材料研究进展

刘柏男1，徐泉2，褚赓1，陆浩1，殷雅侠2，罗飞1，郑杰允1，郭玉国2，李泓1

储能科学与技术 2016, 5 (4): 417-421. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2016.04.003

摘要（2580）

PDF（pc）（7872KB）（4436）

纳米硅碳材料主要成分为纳米硅与碳材料，纳米硅具有较小的颗粒尺寸，其储锂容量较高，碳材料具有较高的电子电导，为复合材料提供较好的电子通道；同时将碳与硅材料复合后能缓和硅材料体积形变带来的应力变化；此外，碳作为包覆材料能有效稳定电极材料与电解液的界面，使SEI膜稳定生长。因此，硅碳复合材料有望替代石墨成为下一代高能量密度锂离子电池负极。本文简要介绍了纳米先导专项硅负极研究团队在纳米硅碳材料方面的研究进展。通过持续的研发与技术更新，目前低容量复合材料（380～450 mA·h/g）的反弹系数、效率、压实密度、加工性能皆不亚于目前商品石墨的水平；在高容量及超高容量材料（500～2000 mA·h/g）方面，通过精细的结构设计，循环性能和倍率性能等得到了较大提升。

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12. 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（3380）

PDF（pc）（14115KB）（4333）

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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13. 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（3322）

PDF（pc）（37535KB）（4322）

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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14. 锂电池研究中的拉曼/红外实验测量和分析方法

孙姝纬, 赵慧玲, 郁彩艳, 白莹

储能科学与技术 2019, 8 (5): 975-996. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2019.0082

摘要（2072）

PDF（pc）（2930KB）（4300）

拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱是重要的物理表征方法，在电化学领域尤其是锂电池领域具有广泛的应用，常用于分析分子价键、官能团振动和转动能级跃迁状态、物相结构变化、稳定性、表面现象以及反应机理，相关谱学数据又可以计算化学键的键能、键长、键角等。本文介绍了拉曼和红外光谱的基本原理、测试方法、测试注意事项、常用测试设备及测试流程，并结合实际案例，具体分析了拉曼和红外光谱在锂电池电极材料、电解质、黏结剂等组分分析方面，及其在充放电循环中的生成产物对电化学稳定性的影响方面的应用研究。

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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（4013）

HTML （141）

PDF（pc）（5127KB）（4074）

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. 固态锂电池研发愿景和策略

李泓1, 2，许晓雄3

储能科学与技术 2016, 5 (5): 607-614. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2016.0023

摘要（1769）

PDF（pc）（12899KB）（3930）

很多新兴技术领域对可充放电池的能量密度不断提出新的期望和要求，已经远远超过目前电池实际达到的水平。尽早理解如何提高电池的能量密度, 如何兼顾其它综合技术指标的实现，尽早确定较为可行的技术路线，是目前学术界、产业界关心的重要问题。本文作者根据对目前液态锂离子电池和固态金属锂电池的科学与技术研发现状的理解，小结了固态锂电池目前仍需要解决的主要科学与技术问题，并提出了可能的解决方案。从规模制造的角度，比较了四种含有不同形式固体电解质材料电池的特点，预测了固态锂电池的技术路线和实现时间。最后列举了日本、美国、中国政府最近提出的未来可充放电池中长期发展技术目标，分析了固态锂电池实现这些技术指标的可能性并预测了时间节点。

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17. 高镍三元层状锂离子电池正极材料：研究进展、挑战及改善策略

栗志展, 秦金磊, 梁嘉宁, 李峥嵘, 王瑞, 王得丽

储能科学与技术 2022, 11 (9): 2900-2920. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0595

摘要（3511）

HTML （378）

PDF（pc）（22577KB）（3886）

随着锂离子电池在新能源汽车领域应用逐步扩大，续航里程成为制约新能源汽车发展的关键因素，提高锂离子电池的能量密度是解决续航焦虑的有效途径，高镍三元层状材料具有比容量高、成本低及安全性相对较好等优点，被认为是最具前景的高比能锂离子电池正极材料之一。然而，随着三元层状材料中镍含量提高，其循环稳定性和热稳定性显著下降。本工作回顾了锂离子电池正极材料的发展历程，分析了三元层状材料向高镍方向发展的必要性；基于高镍三元层状正极材料的研究现状对当前高镍三元层状材料存在的挑战进行了总结，从阳离子混排、结构退化、微裂纹、表面副反应、热稳定性多个方面综合分析了材料的失效机制；针对高镍三元层状材料存在的问题，综述了表面涂层、元素掺杂、单晶结构以及浓度梯度设计等方面的改性策略，重点探讨了各种改善策略的研究进展以及对高镍三元层状材料电化学性能的影响机理；最后归纳了上述改善策略的特点，基于单一改善策略的优势和不同改善策略的耦合效应，展望了高镍三元层状材料改善策略的发展方向，并提出了多重改善策略协同应用的可行性方案。

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18. 锂离子电池和金属锂离子电池的能量密度计算

吴娇杨，刘品，胡勇胜，李泓

储能科学与技术 2016, 5 (4): 443-453. DOI: 10.12028/j.issn.2095-4239.2016.04.0007

摘要（3194）

PDF（pc）（14281KB）（3875）

锂电池是理论能量密度最高的化学储能体系，估算各类锂电池电芯和单体能达到的能量密度，对于确定锂电池的发展方向和研发目标具有重要的参考价值。本工作根据主要正负极材料的比容量、电压，同时考虑非活性物质集流体、导电添加剂、黏结剂、隔膜、电解液、封装材料占比，计算了不同材料体系组成的锂离子电池和采用金属锂负极、嵌入类化合物正极的金属锂离子电池电芯的预期能量密度，并计算了18650型小型圆柱电池单体的能量密度，为电池发展路线的选择和能量密度所能达到的数值提供参考依据。同时指出，电池能量密度只是电池应用考虑的一个重要指标，面向实际应用，需要兼顾其它技术指标的实现。

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19. 全固态锂电池的固态电解质进展与专利分析

李茜, 郁亚娟, 张之琦, 王磊, 黄凯

储能科学与技术 2021, 10 (1): 77-86. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0205

摘要（1735）

HTML （138）

PDF（pc）（1744KB）（3721）

固态锂电池由于具有安全性高、能量密度高等优势，已成为未来锂电池发展的必经之路。其中，固态电解质作为固态电池区别于传统液态电池的核心部件，已逐渐受到各国重视。本文介绍了三类固态电解质：聚合物、氧化物和硫化物固态电解质，分析了目前最新研究进展和突出研究成果。其中，聚合物电解质具有黏弹性好、机械加工性能优、质量轻等特点。氧化物固态电解质研究时间较长，本文简要介绍了钙钛矿型、NASICON型、Garnet型电解质。而硫化物电解质因具有较高的离子电导率，近年来也广受关注。最后对固态电解质的专利申请进行分析，期于让读者了解不同地区固态电解质的研究水平与进展，倡议加大相关研究经费的投入，为相关企业、高校寻求合作提供选择与建议。

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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（3595）

HTML （192）

PDF（pc）（865KB）（3690）

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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