储能科学与技术

石墨烯在化学储能中的研究进展

黄澍, 王玮, 王康丽, 蒋凯, 程时杰

2014 (2): 85-95. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.001

摘要 ( 720 )

PDF(14799KB) ( 354 )

石墨烯独特的二维空间结构使其具有优异的导电性能,力学性能以及超大的比表面积,被认为是颇具潜力的新型储能材料,是目前储能研究的热点之一.本文综述了石墨烯在储氢,超级电容器,锂离子电池,锂硫电池以及锂-空气电池等化学储能领域中的应用,探讨了不同制备方法对其性能的影响.石墨烯以其特殊的空间结构而成为极具前景的储氢材料,同时与其它材料复合后形成三维导电网络结构而提高电极材料的电化学性能,还可以缓冲电极材料在循环过程中的体积变化,有效提升储能材料的循环寿命.通过优化复合材料的微观结构,将进一步提高其电化学性能.本文最后就石墨烯在储能应用中的关键问题进行了简要分析.

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锂电池热点论文点评(2013.12.1--2014.1.31)

陈彬, 王昊, 闫勇, 徐凯琪, 林明翔, 唐代春, 董金平, 孙洋, 贲留斌, 黄学杰

2014 (2): 96-105. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.002

摘要 ( 545 )

PDF(11294KB) ( 384 )

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,我们以"lithium"和"batter*"为关键词检索了Web of Science从2013年12月1日至2014年1月31日上线的锂电池研究论文,共有971篇,选择其中90篇加以评论.层状氧化物正极材料的研究主要包括包覆等表面层改性对材料充放电循环寿命的影响,也有对钴酸锂材料的深入研究,高电压的尖晶石结构LiNi_0.5M_1.5O₄材料主要研究了掺杂和合成方法改进的影响,磷酸铁锂和锰酸锂的研究集中在充放电过程中结构变化的细致分析方面.高容量的硅基负极材料一直是研究的热点,碳材料与锗,锡等复合负极材料,电解液添加剂,锂空电池,锂硫电池的论文也有多篇.理论模拟工作包括正极材料和硅的动力学过程研究和电解液添加剂作用机理,锂空电池电极过程等.除了这些以材料为主的研究之外,针对电池的原位分析,电池模型的研究论文大量出现.

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城市轨道交通储能系统及其应用进展

胡婧娴, 林仕立, 宋文吉, 张艳辉, 冯自平

2014 (2): 106-116. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.003

摘要 ( 779 )

PDF(10608KB) ( 295 )

城市轨道交通车辆再生制动产生大量再生电能,引入储能系统回收再生电能并进行循环利用,是未来建设节能型社会的要求与发展方向.本文针对城市轨道交通系统中的储能系统,首先,介绍了飞轮,超级电容,锂电池等储能系统目前国内外的应用情况;其次,比较了三者的性能和经济性,提出了超级电容-锂电池结合的经济性储能模式;最后,介绍了几种常见的储能装置控制策略,并结合近期储能系统的研究进展,指出了未来储能系统关键技术及其发展方向.

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回流辅助水热法制备锂离子电池SnO₂/C负极材料

夏冬冬, 杨学林, 郑安华, 陶华超, 周永涛, 温兆银

2014 (2): 117-122. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.004

摘要 ( 506 )

PDF(11216KB) ( 222 )

以氯化亚锡(SnCl₂·2H₂O)及聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)为原料,通过回流辅助水热法制备了SnO₂/C复合材料并将其用作锂离子电池负极材料.采用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析材料的结构和形貌;用恒流充放电,交流阻抗(EIS)和循环伏安(CV)对复合材料作为锂离子电池负极材料的电化学性能进行表征.所制备的复合材料中,纳米SnO₂晶粒(5~10 nm)均匀分散在由PVP热解形成的无定形碳中.电化学性能测试表明,该复合材料100次循环后,可逆容量为591.7 mA·h/g,呈现较好的循环性能.优异的电化学性能主要归因于纳米SnO₂颗粒在无定形碳基体中均匀分散及无定形碳对锡颗粒体积变化的有效缓冲.

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己二酸/二氧化硅复合相变储热材料的制备及性能

朱教群, 钱云霞, 周卫兵, 程晓敏, 杨宪杰

2014 (2): 123-127. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.005

摘要 ( 677 )

PDF(5602KB) ( 544 )

以己二酸为相变材料,二氧化硅溶胶为基体,采用水热法制备己二酸/二氧化硅复合相变储热材料.应用X射线衍射仪(XRD),红外光谱分析(FT-IR),场发射扫描电子显微镜(FE-SEM),同步热分析仪(TG)和差示扫描量热仪(DSC)测试所制备复合材料的显微结构,相变温度和相变焓.结果表明:当反应条件为pH=5,反应温度为150 ℃,反应时间为4 h时,己二酸与二氧化硅之间是简单的物理嵌合关系,复合材料粒径较均匀,平均粒径在1~2 μm;当己二酸的质量分数为30%时,复合材料相变温度峰值为139.0 ℃,相变焓为48.82 J/g;当己二酸的质量分数为50%时,复合材料相变温度峰值为140.5 ℃,相变焓为71.89 J/g.

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潜热输送相变乳状液的制备与性能

毛凌波, 梁志彬, 林敬堂, 李福涛, 孔祥湛, 贾德民

2014 (2): 128-132. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.006

摘要 ( 538 )

PDF(4756KB) ( 403 )

采用相转化乳化法,以Tween80+Span80为复配乳化剂,通过优化复配乳化剂的比例以及优选不同的助乳化剂(稳定剂),制备了固含量高达40%的石蜡相变乳状液.分别采用NDJ-1黏度仪和DSC-Q10热流式差示扫描量热仪测试了石蜡相变乳状液的黏度和潜热.结果表明:当复配乳化剂的HLB值在10附近时,即Span80占46.8%(质量分数),Tween80占53.2%(质量分数),以正丁醇为助乳化剂,可制得分散均匀稳定,流动性好的石蜡相变乳状液,该相变乳状液的黏度随石蜡含量的增加而急剧增大,而潜热则在油相/水相共存时达到最大.当乳状液为油相时,潜热随含水量的增加而增大;当乳状液为水相时,潜热随含水量的增加而减小.

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输油管道停输期间温度场数值模拟

陈小榆, 朱盼, 冯碧阳, 苏鑫, 凌沛文

2014 (2): 137-141. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.008

摘要 ( 508 )

PDF(5115KB) ( 564 )

对于高凝点原油,管线停输后很容易出现凝管现象,确定安全停输时间是保证安全启动的重要条件.原油的储热能力,管道系统向周围土壤传热能力及土壤的温度场分布决定着管线安全停输时间,研究热油管线停输期间温降规律显得尤为重要.利用CFD软件,在非稳态传热条件下,模拟出不同停输时刻管道温度场分布及温降曲线.结果表明:停输初期管内原油自然对流传热强烈,温度下降较快,后期下降缓慢,这种变化趋势和传热方式的变化相对应.当停输21 h时,原油温度降为38 ℃(高于凝点3 ℃),即安全停输时间为21 h.

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影响钒电解液电化学性能的因素

张玉贤, 扈显琦, 房少华

2014 (2): 142-145. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.009

摘要 ( 659 )

PDF(3651KB) ( 593 )

钒电池系统主要由隔膜,极板,电极,正负极电解液储液罐和循环泵等几部分构成.充放电过程中,正负极电解液中钒离子的价态发生变化,实现电能的存储和释放.本工作对钒电解液浓度和温度对电化学循环伏安行为的影响进行了研究.结果表明,在同一温度下,随着钒离子浓度的增大,参加电化学反应的自由钒离子数量增多,可以产生更大的反应电流;同时,随着钒离子浓度的增加,电化学反应的可逆性变差;对于同一浓度下的钒电解液,氧化反应和还原反应的峰值电流值随着温度的升高而增大;适当提高钒电解液温度,可提高电化学反应速率,提高产生的电流密度.对同一浓度钒电解液而言,硫酸浓度对其电化学性能也有影响.实验证明,硫酸浓度为3 mol/L时,钒电解液性能较好.

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锂离子电池基础科学问题(Ⅷ)----负极材料

罗飞, 褚赓, 黄杰, 孙洋, 李泓

2014 (2): 146-163. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.010

摘要 ( 1458 )

锂离子电池的成功商业化,起始于石油焦负极材料.负极作为锂离子电池必不可少的关键材料,目前主要集中在碳,钛酸锂以及硅基等合金类负极,采用传统的碳负极可以基本满足消费电子,动力电池,储能电池的要求,采用钛酸锂可以满足高功率密度,长循环寿命的要求,采用合金类负极材料有望进一步提高能量密度.本文小结了目前广泛使用和正在研究的锂离子电池负极材料的性能特点,讨论了下一代锂离子电池负极材料的研究和发展状况.

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液流电池理论与技术----旁路电流模型与控制技术

李明华, 范永生, 李冰洋, 王保国

2014 (2): 164-169. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.02.011

摘要 ( 1249 )

PDF(5179KB) ( 695 )

全钒液流电池(VFB)的电堆由若干单电池叠合在一起组成,通过公共流道和电解液分配管路连通多个单电池,电堆内部的电势差引起电解液中的离子定向迁移,形成旁路电流导致能量损耗.本文分析产生旁路电流和能量损耗的电堆结构机制,利用等效电路模型计算电堆内部旁路电流的分布,提出抑制和减小旁路电流的措施.通过设计合理的电解液流动管路,能够有效减缓旁路电流的影响,减小充电/放电循环过程的电荷损失,提高储能过程的能量效率.

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夯实基础，推动锂电池储能技术产业进程——专访中国科学院物理研究所研究员、锂离子电池资深专家陈立泉院士

郗向丽

2014 (2): 170-172.

摘要 ( 421 )

PDF(3247KB) ( 604 )

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