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    2025年, 第14卷, 第3期 刊出日期:2025-03-28 上一期   
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    本期中英文目录及主编寄语
    2025 (3):  0. 
    摘要 ( 19 )   PDF(2285KB) ( 22 )  
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    储能新锐科学家专刊
    钠离子电池锡基合金类负极材料研究进展
    陈钊, 梁沁沁, 李玉婷, 谢飞, 唐彬, 李建新, 陆雅翔, 陈爱兵, 胡勇胜
    2025 (3):  883-897.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1121
    摘要 ( 290 )   HTML ( 28 )   PDF(13630KB) ( 68 )  

    负极材料是钠离子电池的重要组成部分,承担着接收并储存钠离子的重任从而影响电池的储能密度、功率密度、循环稳定性等。以锡为代表的合金类负极材料具有合适的电位和较高的理论比容量,是钠离子电池体系极具竞争力的负极材料。然而锡基负极,像合金类负极一样,具有钠化体积膨胀严重致颗粒粉化并失去电接触、固态电解质中间相不稳定、循环稳定性不佳等问题。本文通过对近期相关文献的分析,评述了钠离子电池领域锡基负极的研究现状,包括纯锡、锡碳复合、氧化锡、硫化锡、硒化锡、磷化锡等材料,并揭示了锡基合金类负极容量衰减的共性以及应对的改性策略。综合分析表明,针对锡基负极材料特点的活性物质的纳米化、相变过程调控和结构设计;对导电碳和黏结剂等非活性物质的改性与复合结构设计;电解质设计以及超高载量的锡箔形式负极等策略确实可以提升比容量、载量、倍率性能和循环稳定性等指标。众多策略对将在未来应用于钠离子电池体系,实现稳定、高倍率性能和高能量密度的锡基负极材料提出了合理构想。

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    硫化锂:全固态电池时代的“基石”材料
    何特特, 卢洋, 刘洋, 徐斌, 陈永乐, 刘芳洋
    2025 (3):  898-912.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0030
    摘要 ( 50 )   HTML ( 27 )   PDF(4331KB) ( 50 )  

    硫化锂(Li2S)作为合成高性能硫化物固态电解质的关键前体原料,是硫化物全固态电池实现产业化应用的“基石”材料。系统认知硫化锂材料的关键物性参数,开发高质量、低成本的规模化制备技术,对推动硫化物全固态电池产业发展具有重要战略意义。本文从论述硫化锂在全固态电池技术体系中的核心地位出发,重点解析硫化锂的基础理化参数、关键性能指标及其对产业化应用的关键影响。基于产业化可行性视角,系统归纳了五类具有产业化前景的制备工艺:锂硫化合法、碳热还原法、水合肼还原法、液相复分解法及硫化氢中和法。通过构建多维评价体系,从工艺特性、产品性能、安全风险及经济性等维度对各制备技术进行了对比分析,进而阐明制约当前硫化锂产业化进程的关键瓶颈,提出了针对性优化策略,并展望未来规模化制备技术的发展方向。为硫化锂的工业化生产及其在硫化物全固态电池中的高效应用提供参考,助力硫化物固态电解质体系的技术升级与成本优化。

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    水系锌金属电池锌粉负极研究进展:微观修饰与宏观设计
    贾欣媛, 张先福, 张隆
    2025 (3):  913-929.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0006
    摘要 ( 132 )   HTML ( 16 )   PDF(23310KB) ( 30 )  

    锌粉作为水系锌金属电池的负极材料之一,因其成本低廉且在实际应用中能够实现较高的锌利用率而受到广泛关注。然而,锌粉的球形微观结构导致的高比表面积及高电化学活性使得锌粉负极在循环过程中易产生枝晶、发生析氢和腐蚀等副反应,严重影响综合电化学性能。本文系统总结了水系锌金属电池锌粉负极的最新研究进展,重点介绍了其在微观修饰与宏观设计方面的改性策略。在微观层面,通过锌粉本体设计、复合锌粉负极构筑及导电网络构建等策略,降低锌粉负极内部阻抗,减轻充放电过程中的体积膨胀,优化锌离子的沉积行为,从而提升其倍率性能和循环稳定性。在宏观层面,通过3D打印和静电纺丝等方法对锌粉材料的空间排列和结构布局进行高精度调控,进一步增强锌粉负极的有序性和功能性,显著改善了电池器件的循环稳定性和库仑效率。此外,流变设计策略通过缓解锌离子沉积应力,为抑制锌粉负极的副反应提供了新的思路。最后,展望了锌粉负极实现高性能和实用化的发展方向。重点强调了先进表征与理论计算对于深入理解锌粉负极失效机理的重要性;提出充分利用锌粉负极的优势,并协同多种改性策略,构筑高稳定性锌粉负极;同时提出突破规模化制备的技术与经济瓶颈是未来推动锌粉负极实用化发展的核心挑战,以期为高性能锌粉负极的进一步开发提供科学指导和理论支持。

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    锂离子电池预锂化技术研究进展及工程化应用展望
    许陈程, 王湛, 李爽, 蒋江民, 鞠治成
    2025 (3):  930-946.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1196
    摘要 ( 240 )   HTML ( 22 )   PDF(14088KB) ( 45 )  

    锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命成为广泛使用的储能器件之一。然而,在初始循环过程中,固体电解质界面的形成以及一些不可逆副反应的发生需要消耗部分活性锂,导致初始库仑效率降低,整体电化学性能不佳。因此,需要开发出一种补锂策略来改善这一问题,而预锂化技术被认为是当前解决这一问题的最有效策略之一。本文通过调研相关文献,首先从固体电解质界面膜的形成以及不可逆反应的发生两个角度出发阐明了锂离子电池初始容量损失机理。其次,重点对现有的各种预锂化策略进行了系统分类和总结,对于负极预锂化技术,主要介绍了化学预锂化、负极富锂添加剂以及电化学预锂化等策略;对于正极预锂化技术,主要介绍了过锂化正极材料以及正极预锂化添加剂两种策略。最后,本文还探讨了预锂化技术当前所面临的瓶颈,并为各种预锂化策略提出了后续的改进建议,展望了预锂化技术在大规模实际应用中的潜力,旨在为锂离子电池先进预锂化技术的开发及应用提供有价值的参考。

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    锂金属表面预处理策略:进展与展望
    卢功勋, 袁华栋, 罗剑敏, 王垚, 刘育京, 石鹏, 邹世辉, 周光敏, 陶新永, 佴建威
    2025 (3):  947-964.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1161
    摘要 ( 103 )   HTML ( 10 )   PDF(20307KB) ( 37 )  

    锂金属负极因具有极高的比容量和最低的电化学平衡电位,其应用一直受到人们的广泛关注。然而,锂枝晶在重复循环过程中引起的寿命短和安全性问题阻碍了锂金属电池的实用化。锂金属与电解质之间的复杂界面在调节锂沉积和提高电池循环稳定性方面起着非常重要的作用。通过对近期相关文献的探讨,综述了当前构建保护层作为人工SEI的有效预处理策略的关键进展,着重介绍了不同物质状态的处理策略及人工界面稳定锂金属负极的作用机制。最后展望未来预处理技术与锂金属负极的应用,包含开发先进策略、探索应用前景、解析影响机制等方面,提出了高能量密度锂金属电池当前的挑战、机遇和可能研究方向。

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    LiFe x Mn1x PO40<x<1)电池稳定性与安全性的提升路径:从失效机制到综合优化策略
    吉帅静, 王军伟, 杜宝帅, 徐丽, 楼平, 管敏渊, 汤舜, 程时杰, 曹元成
    2025 (3):  965-983.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0915
    摘要 ( 92 )   HTML ( 16 )   PDF(8874KB) ( 83 )  

    在锂离子电池于电动汽车及储能领域广泛应用的背景下,磷酸锰锂铁(LiFe x Mn1-x PO4,0<x<1)作为正极材料,因其卓越的高安全性和高工作电压特性而备受瞩目。然而,LiFe x Mn1-x PO4(LFMP)材料存在的导电性不足及循环稳定性较差等问题,成为制约其商业化应用的关键性障碍。针对这些问题,本文深入探讨了LFMPO4性能衰退的根源,包括Mn的Jahn-Teller畸变效应、迟缓的反应动力学以及锰基阴极材料中的歧化反应等核心问题,并深入分析了高温高压条件下产气产热的演变机制,以期揭示其失效机理。为提升LFMP的综合性能,本文总结了多种策略,如离子掺杂与碳包裹技术的结合使用、复合包覆技术以及电解质的改良等。这些策略着重于增强LFMP正极材料的电子导电性和Li+迁移率,稳定其相结构以抑制由Jahn-Teller效应引发的Mn溶解,减小界面应力,并提升材料的热稳定性和安全性。通过实施上述策略,不仅验证了失效机理分析的准确性,还展望了高性能锂离子电池LFMP正极材料的未来发展趋势。结合当前的研究成果,为实现高比容量、稳定的循环性能、出色的倍率性能以及高安全性,可能需要综合运用多种手段,如碳涂层、元素掺杂以及电解质优化等,以期开发出具有高能量密度、长循环寿命和热稳定性的全电池基LFMP正极材料。此外,本文还紧密结合当前的产业化研究进展,综述了不同合成工艺与Mn掺杂比例调控对LFMP材料结构和性能的具体影响,这不仅将推动LFMP基材料在高性能锂离子电池领域的广泛应用,也为其商业化进程奠定了坚实的基础。

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    质子交换膜燃料电池用碳纤维纸技术的关键及产业化研究进展
    王阳峰, 任博, 王红涛, 侯栓弟
    2025 (3):  984-996.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1182
    摘要 ( 106 )   HTML ( 7 )   PDF(2014KB) ( 8 )  

    氢能的使用是实现能源结构转型和构建低碳社会的重要途径,而质子交换膜燃料电池是氢能转化利用的核心设备之一。与催化剂、质子交换膜等材料的产业化研究进展相比,作为气体扩散层基底的碳纤维纸研究相对滞后,碳纤维纸国产化被称为燃料电池核心材料的“最后一个壁垒”。本文聚焦制约碳纤维纸产业化制备技术的关键问题,首先简要介绍当前碳纤维纸制备的主流工艺路线、成本及耐久性的影响因素;随后分析指出湿法成型制备碳纤维纸的技术关键在于构建均匀稳定的碳纤维支撑骨架,以及构筑均匀复合的纤维-树脂界面;在碳纤维纸产业化方面,国内整体处于起步及产品验证阶段,与实验室小试研究相比,其在量产过程中更多地面临工程化技术问题;最后分析总结了近年来国内碳纤维纸研究取得的成绩,并提出了未来主要关注的方向,以期推动国内碳纤维纸产业化可持续发展。

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    腈类化合物在高电压电解液中的研究进展
    李南, 马静, 黄挺秀, 沈毅星, 沈旻, 江依义, 洪涛, 马国强, 马紫峰
    2025 (3):  997-1009.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1123
    摘要 ( 288 )   HTML ( 16 )   PDF(5473KB) ( 37 )  

    提高工作电压是提升锂离子电池能量密度的有效途径,但由此引发的电解液氧化分解、过渡金属离子溶出以及正极材料结构破坏等问题,严重制约了其实际应用。因此,开发具有优异电化学稳定性的电解液成为研究的热点。腈类化合物由于高介电常数和优良的氧化稳定性,被视为高电压体系中优化电解液的理想选择。本文回顾了腈类化合物作为溶剂和添加剂的作用机理及性能特点,针对腈类溶剂与石墨及锂金属不相容的问题,讨论了高浓度电解液、弱溶剂化电解液、含氟腈类电解液及共晶电解质等4种优化策略,并总结了各策略的实际应用前景及商业化过程中面临的局限性,明确指出添加剂是当前最有效的应用方式。此外,通过介绍含硅、硼、硫等元素的化学基团修饰的新型腈类添加剂,探究了不同官能团的作用机制及其应用潜力。最后,本文阐述了腈类化合物在开发与应用中面临的机遇与挑战,展望了通过合成工艺的优化与新型添加剂的开发,获得低黏度、高纯度、界面稳定性更强的多官能团腈类化合物,并探讨其在高电压电解液,尤其是在钴酸锂电池电解液中的应用前景。

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    聚乙二醇基定型复合相变材料的研究进展
    全瑞星, 缪文晶, 袁长顺, 程广贵, 赵彦琦
    2025 (3):  1010-1025.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1159
    摘要 ( 170 )   HTML ( 7 )   PDF(16026KB) ( 13 )  

    基于相变材料的潜热储热技术近年来得到了广泛关注。聚乙二醇是一种高潜热的无毒有机固-液相变材料。其良好的生物相容性、相变温度与焓值可调节性,相对其他有机相变材料,在热管理、可穿戴设备等领域有着更广阔的应用场景。但聚乙二醇会发生固-液相变导致泄漏和自身热导率较低的问题限制了其实际应用。为了解决这些问题,许多聚乙二醇的定型方法应运而生。除了常用于制备定型相变材料的共混、包裹、吸附等物理方法,聚乙二醇两端的活性羟基使得通过化学改性将聚乙二醇转化为固-固相变材料具有了可行性。本文首先综述了物理共混法、微胶囊法、纤维法、多孔材料吸附法、化学改性法等制备聚乙二醇基定型复合相变材料的不同手段并比较了性能。然后介绍了聚乙二醇基定型复合相变材料在电子器件热管理、光热转换、建筑节能、可穿戴设备等领域的应用进展。最后分析了聚乙二醇基定型复合相变材料仍然存在热导率低、复合后相变焓值下降等问题与挑战,并指出了未来研究方向。

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    纳米线调控固态电池离子输运与界面
    肖子信, 张泓, 徐林
    2025 (3):  1026-1039.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1177
    摘要 ( 110 )   HTML ( 3 )   PDF(11698KB) ( 9 )  

    固态电解质是下一代固态锂电池的关键组成部分,因此开发高性能固态电解质成为发展高安全性和高能量密度锂电池最重要的一环。然而,固态电解质中存在的离子输运和电极-电解质界面问题严重阻碍了其发展。在聚合物基体中加入无机填料制备复合固态电解质被认为是当前最具前景的方案。纳米线具有纳米级直径、大比表面积和优异的长径比等特点,可保持载流子连续传输,因此被广泛应用于固态电解质中,以促进锂离子的输运和增强电极-电解质之间的界面接触和稳定性,从而提高固态电池的循环性能和安全性。本文全面总结了用于固态电解质的纳米线材料的研究进展,并从降低聚合物基体的玻璃化转变温度和结晶度、促进锂盐的解离、限制阴离子的运动、减弱锂离子与聚合物链段之间的相互作用、形成新的锂离子输运路径、增强电极-电解质界面接触、提高电极-电解质界面稳定性几个方面详细介绍了纳米线调控离子输运和电极-电解质界面的机制。最后,总结并展望了基于纳米线固态电池的现有挑战和未来发展前景。本文旨在提供对纳米线调控固态电池离子输运与界面机制的全面认识,有望促进纳米线在固态电池中应用的发展。

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    复合相变材料用于锂离子电池热管理和热失控防护研究进展
    张新宇, 罗声豪, 吴颖欣, 刘针莹, 张立志, 凌子夜
    2025 (3):  1040-1053.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0137
    摘要 ( 132 )   HTML ( 5 )   PDF(13722KB) ( 15 )  

    锂离子电池的性能和安全性对温度变化高度敏感。在低温环境下,电池容量衰减和充电效率显著降低,而高温运行时则加速性能退化并可能导致热失控。复合相变材料因其高效的热储存和温度调控能力,为电池全温域热管理提供了创新解决方案。在电池冷却方面,高焓值、高导热和柔性复合相变材料通过相变吸热使热量均匀分散,显著改善电池组的温度均匀性;在低温应用场景中,导电复合相变材料利用电热转换机制实现快速自加热,缓解低温对电池性能的限制;针对热失控风险,阻燃水合盐复合相变材料结合相变吸热与热分解吸热双重机制,有效抑制热量蔓延。本文综述了复合相变材料在电池冷却、加热及热失控防护中的应用策略,剖析了材料储热性能与热导率平衡对热管理效果的影响,并探讨了柔性、阻燃改性与化学储热机制的技术进展。当前研究需进一步提高材料的稳定性、经济性和工业化可行性,未来应重点发展多功能复合设计、智能响应技术以及规模化应用,以推动复合相变材料在动力电池热管理和热失控防护中的实际应用。

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    压缩机进气过滤系统研究进展
    李欣燃, 张雪辉, 周鑫, 郭丁彰, 陈吉祥, 谢宇超, 陈海生
    2025 (3):  1054-1069.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0942
    摘要 ( 79 )   HTML ( 4 )   PDF(8071KB) ( 8 )  

    压缩空气储能被认为是最有发展前景的大规模储能技术之一,压缩机作为压缩空气储能系统的关键部件,对系统的整体性能有重要影响。压缩机进气过滤系统是压缩机的重要部件,过滤器作为其核心元件,可以有效避免空气中固体颗粒、液体水和油污等杂质对压缩机的安全稳定运行造成不良影响,获得了国内外学者的广泛关注。压缩机进气过滤系统的研究虽然取得了一定的进展,但是相关领域的文献综述方面却显得相对匮乏。本文通过归纳国内外学者对压缩机进气过滤系统的研究,依照过滤原理进行分类,总结了机械过滤、吸附过滤、静电过滤原理的研究进展,并归纳了过滤器的过滤性能评价指标以及优化方法,通过分析发现:相比于吸附式过滤器,机械式和静电式应用更广泛,具有过滤效率高、压降小等优势;进气过滤系统评价指标主要有过滤效率、压降、容尘量和抗湿性,滤材种类、过滤器结构和工况会影响过滤性能,且过滤性能之间会互相影响;通过采用过滤性能更好的纳米纤维复合滤材、优化滤芯和流道结构,可以对进气过滤系统进行优化。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    储能与数字化技术融合的行业应用维度与范式化构型
    刘义达, 赵力, 陈瑞华, 张斌
    2025 (3):  1070-1086.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0037
    摘要 ( 63 )   HTML ( 16 )   PDF(1816KB) ( 12 )  

    信息化和工业化的两化融合是推动储能技术跨行业应用的重要手段。储能产业链的维度包括储能元器件生产制造的纵向产业延伸和能量产配转用储的横向行业应用。储能与数字化技术的融合可提高能量管理的节能、智能化和灵活性水平。本文总结了机械储能、电化学储能、储热、储氢等储能技术在数字化创新方面的发展动向,分析了储能的时间、空间和信息三个属性,以及数字化创新在储能跨行业耦合中的作用,绘制了储能产业链的数智创新图谱,其中,纵向产业延伸视角面向的是储能材料、部件、装置及系统的制造行业,横向行业应用视角面向的是储能场站的建造及其投资运营。基于横向行业应用视角,梳理了储能与能源互联网协同发展的路线图。分别以一维集中式、二维跨工业行业、三维跨互联网行业为特征,总结了面向点、线、面三种场景应用的储能构型范式,剖析了在三种场景下储能技术创新应用的特点。其中,根据线场景的“X+Y+储能”的范式,推演提出了带有燃料储能的风光热储系统。面向太阳能热发电应用的长时热储能,与面向新型热机设备(如碳中和燃料内燃机、燃气轮机、燃料电池等)应用的电制燃料储能相结合,可以实现多尺度时域空域的协同。本文总结了储能技术在数字化融合中的发展路径,提出了“风光热质储”系统构型,该模式可显著提升多能协同的供能稳定性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    MoS2 尖晶石包覆富锂锰基正极材料的电化学性能
    周德清, 蔡艺嘉, 张子芩, 周丽萍, 胡思江, 黄有国, 王红强, 李庆余
    2025 (3):  1087-1096.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1122
    摘要 ( 25 )   HTML ( 6 )   PDF(5448KB) ( 11 )  

    富锂锰基层状氧化物比容量较高,是发展高能量密度锂离子电池的理想正极材料。然而,在充放电过程中,富锂锰基正极材料存在过渡金属离子迁移和晶格中氧的不可逆反应等问题,导致电极材料低的首次库仑效率、严重的电压衰减和较差的循环稳定性,这些缺点制约了其产业化应用。针对这些问题,采用表面包覆的方法对材料进行改性,在Li1.2Ni0.167Co0.167Mn0.666O2(LLO)材料表面包覆MoS2,同时引发了次表面结构的转变。结果表明,MoS2(MS)包覆层能防止材料本体直接暴露在电解液中,有效抑制了界面副反应。三维结构的尖晶石相提高了Li+的扩散速率。在0.1C倍率下,改性材料的首次库仑效率均大于88%。与未改性材料相比,质量分数1%的MoS2包覆量样品LLO@MS1在1.0C倍率下的循环稳定性得到显著提升。在5.0C和10.0C下的放电比容量分别达到160.0 mAh/g和129.0 mAh/g,表明该改性策略提升了材料的综合电化学性能。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    Mg-Cr共掺LiNi0.5Mn1.5O4 正极材料的制备及电化学性能
    刘博宇, 王腾飞, 庞青, 陈凯宇, 望红玉
    2025 (3):  1097-1106.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1131
    摘要 ( 22 )   HTML ( 7 )   PDF(6608KB) ( 8 )  

    LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)是一种具有高工作电压(4.7 V)、高能量密度(650 Wh/kg)和成本低廉优势的正极材料。然而受到电解液分解、Jahn-Teller效应和Mn溶解等因素的影响,LNMO正极材料存在容量衰减快、倍率性能差等问题。为此,本工作采用水热法制备了Mg-Cr共掺杂的LMMO材料,研究了Mg、Cr掺杂量对LNMO电化学性能的影响。结果表明,当Mg、Cr掺杂量各为2%时,LMMO电极表现出最为优异的电化学性能。其在0.1C倍率下的放电比容量为137.3 mAh/g;在1C倍率下循环200次后,容量保持率为85.74%,明显高于原始LNMO的116.5 mAh/g和51.82%。此外,Mg-Cr共掺杂的LMMO电极在0.5 C下放电容量可达121.8 mAh/g,在5 C下可达94.3 mAh/g。机理探究表明,Mg和Cr的共掺杂有利于形成无序的Fd3¯m相,提高材料的电导率,降低电极电荷转移电阻。本研究提供了一种改善LNMO性能的简单策略,为高性能锂离子电池正极材料的设计提供了参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    速生木基钠离子电池硬碳负极构效关系
    王蕾, 刘少冕, 范凤兰, 杨子腾
    2025 (3):  1107-1114.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0870
    摘要 ( 86 )   HTML ( 7 )   PDF(4257KB) ( 11 )  

    生物质具有廉价易得、可持续性好等优点,可用于钠离子电池负极材料。选用一种典型速生木材(巴尔沙木)作为前体,通过不同温度下的高温碳化一步法制得巴尔沙木基硬碳材料并作为钠离子电池负极。采用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、比表面积和孔径分布研究材料的形貌和结构特点;通过恒电流充放电、循环伏安、电化学滴定、交流阻抗谱等手段研究材料的电化学性能。研究结果表明:该硬碳的织构主要由纤维状和片层结构构成,结构层间距随着碳化温度升高而减小,结构缺陷随碳化温度升高而增加;碳化温度为1100 ℃时,得到的负极材料表现出了最大比表面积(38.8 m2/g),并在首次库仑效率、倍率性能和循环性能方面,相比较于其他碳化温度(900 ℃和1300 ℃)得到的材料,表现出了更优的性能。进一步研究表明,碳化温度900 ℃和1100 ℃得到的巴尔沙木基硬碳材料,相比较1300 ℃碳化得到的材料,钠离子扩散速率高、电荷转移电阻低、不易受到扩散控制,因此大电流密度下(5 A/g)容量表现更加优良。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    锂离子电池Si@Void@C复合负极材料的制备及其应用
    周丽萍, 周德清, 郑锋华, 潘齐常, 胡思江, 蒋永杰, 王红强, 李庆余
    2025 (3):  1115-1122.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1255
    摘要 ( 77 )   HTML ( 8 )   PDF(5893KB) ( 10 )  

    本研究旨在解决硅基负极材料在锂离子电池充放电过程中存在的严重体积膨胀以及导电性较差的问题。为此,提出了一种具有中空结构的Si@Void@C复合材料,通过创新性设计提高其结构稳定性和电化学性能。研究中采用Sb2S3作为硬模板,结合机械球磨法制备了纳米级Si/Sb2S3颗粒。随后以间苯二酚-甲醛为碳源,通过碳热还原法构建出内部具有空隙的中空结构。在这一过程中,碳壳包覆硅纳米颗粒,不仅有效避免了硅与电解液的直接接触,还显著提升了材料的导电性。同时,硅纳米颗粒与碳壳之间的空隙能够缓冲充放电过程中由于体积变化引发的机械应力,进一步改善其循环稳定性。作为锂离子电池负极材料,该复合材料在0.5 A/g电流密度下表现出优异的电化学性能,首次放电容量达到1691 mAh/g。在经过500次循环后,仍能保持735.9 mAh/g的高可逆容量,展现了优异的循环稳定性和容量保持能力。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    铬钼双掺杂调控富锂锰基正极材料结构和电化学性能
    陈会明, 蔡艺嘉, 尹文骥, 陈美芬, 黄有国, 胡思江, 王红强, 李庆余
    2025 (3):  1123-1132.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1120
    摘要 ( 136 )   HTML ( 4 )   PDF(11739KB) ( 14 )  

    富锂锰基正极材料比商业化的正极材料拥有更高的比容量(>250 mAh/g),但其在充放电过程中存在严重电压衰减、表面相变以及晶格氧的析出等问题。本工作采用高温固相法制备Cr/Mo双掺杂Li1.2Ni0.167Co0.167Mn0.666O2(LLO)富锂锰基层状正极材料。研究结果表明,一方面,Mo6+的离子半径较大,占据过渡金属位后能够有效增大晶面间距,提升Li+扩散系数,Cr掺杂能有效稳定层状结构;另一方面,Cr—O和Mo—O的键能高于TM—O(TM=Ni,Co,Mn),能够有效缓解充放电过程中的结构畸变,从而抑制过渡金属迁移和晶格氧析出。此外,材料表面丰富的氧空位能够减少晶格中氧的不可逆氧化。电化学测试结果表明,Cr/Mo两者掺杂量皆为0.001的改性材料(LLO-CM1)首次放电比容量达272.7 mAh/g,在1 C倍率下2~4.8 V电压范围内进行200次循环之后,仍有177.7 mAh/g的比容量,对应的容量保持率为84.0%,即使在10 C超大倍率下也能提供102.0 mAh/g的平均放电比容量。本工作为富锂锰基正极材料的结构设计提供了新思路。

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    快速微波合成铂铜合金作为高效氧还原电催化剂
    袁程, 沈迁, 张瑞文, 张世明
    2025 (3):  1133-1140.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1135
    摘要 ( 103 )   HTML ( 3 )   PDF(4333KB) ( 8 )  

    氧还原反应(ORR)动力学迟缓,质子交换膜燃料电池(PEMFC)阴极需要消耗大量的贵金属铂(Pt)。然而,Pt的稀缺性以及商业Pt/C催化剂的高成本、低ORR活性、差稳定性等问题,严重制约了PEMFC的大规模应用。因此,亟需寻找合适策略以开发具有优异活性、高稳定性、低Pt用量的高效实用催化剂。本工作发展了一种快速微波还原的方法,合成了碳负载的铂铜合金纳米颗粒(PtCu/C)催化剂。透射电镜结果显示,PtCu纳米颗粒均匀分布在碳载体表面,其平均粒径约为2.7 nm,纳米颗粒中Pt、Cu均匀分布,形成了两个原子层厚度的富Pt表面结构;X射线衍射证实了PtCu合金的形成;X射线光电子能谱表明Cu向Pt进行了电子转移,产生了电子相互作用。进一步,系统考察了前体混合物中Pt∶Cu摩尔比以及微波反应的温度、时间、功率等对制备催化剂催化活性的影响。电化学测试结果表明,优化的PtCu/C催化剂在0.9 V (vs. RHE)处的质量活性和面积活性分别为0.280 A/mg和0.346 mA/cm2,均优于商业Pt/C催化剂的0.150 A/mg和0.213 mA/cm2,且稳定性进一步提升,PtCu/C催化剂提高的活性和稳定性主要归因于小粒径的PtCu纳米颗粒、合金化以及富Pt表面结构等。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于带传动的垂直式重力储能系统能效分析模型与实验验证
    王青山, 李妍, 张群, 汪德成, 吴高昀, 王祖凡, 赵海森
    2025 (3):  1141-1149.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0835
    摘要 ( 93 )   HTML ( 4 )   PDF(2179KB) ( 11 )  

    重力储能系统(GESS)因其长时、大容量、零自放电率、安全性高等优点受到广泛关注,而能效水平是影响GESS规模化推广应用的重要因素。首先,针对基于带传动的垂直式GESS,分析机械环节中动/定滑轮相对于轴承表面的滑动摩擦、曳引系统的球轴承摩擦、传动带相对于带轮的弹性滑动摩擦及电气环节中电机的铜耗、铁耗、风摩耗、杂散损耗,推导了系统各环节效率及损耗的理论计算方法。其次,针对所提理论计算方法设计了算例,算例结果表明,机械环节效率随质量块质量增加而略有减小;系统充电效率随质量块质量增加而先增加后减小;系统放电效率随质量块质量增加而增加;放电工况下,系统机械损耗占比与充电工况相比明显增加。最后,通过搭建1.1 kW样机对算例结果进行实验验证,实验结果表明,当质量块为127.35 kg时,充、放电状态下电机损耗实测占比分别为82.77%和72.42%,与算例得到的电机损耗理论占比80.56%和72.96%较为接近,且系统充、放电效率随质量块质量的理论变化曲线与实测曲线趋势相同,验证了所提能效分析方法的正确性和实用性。

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    一种锂离子电池组智能PID双层主动均衡控制方法
    武小兰, 马彭杰, 白志峰, 刘成龙, 郭桂芳, 张锦华
    2025 (3):  1150-1159.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0839
    摘要 ( 107 )   HTML ( 6 )   PDF(7115KB) ( 6 )  

    针对电池组的性能和寿命会因单体电池荷电状态的不一致而显著降低的问题,提出了一种基于智能PID控制的锂离子电池组双层主动均衡控制方法。该方法提出了一种电池组双层均衡拓扑,组内采用扩展性好的Buck-Boost电路,组间采用均衡效率高的反激变压器。在此基础上,提出采用贝叶斯算法优化的PID控制器来控制输出可变占空比进而控制均衡电流来实现电池组内、组间均衡。仿真结果表明,针对初始SOC差异设置在4%~55%的情况,对比基于Buck-Boost电路的传统均衡,静置模式和充电模式下均衡时间分别减少了503 s、515 s,均衡效率分别提高了65.7%、66.5%,静置模式下能量转移效率提高了4.4%。实验结果表明,均衡电流小于1.5 A的条件下,本文提出的均衡方法在1110 s时实现了均衡,相较于模糊PID算法均衡时间缩短了616 s,证明了所提出均衡控制方法的先进性。

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    基于水下压缩空气储能的远海电淡冰冷热联产系统性能分析
    杨毅, 刘石, 黄正, 卜宪标, 吴蔚, 温喆然, 徐军涛, 李士杰
    2025 (3):  1160-1167.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0168
    摘要 ( 18 )   HTML ( 3 )   PDF(875KB) ( 5 )  

    提出了基于水下压缩空气储能的电淡冰冷热多联产系统,以解决海上可再生能源发电的配储难题以及远海对电、淡水、冰和冷热获取难的问题。构建了储释能过程以及多联产过程的热动力学数学模型,分析了发电、制冰、制冷以及生产淡水和热水的性能。结果表明:水下定压储能的储能密度和能量回收效率较定容储能实现大幅提高。另外,通过压缩空气储能以及级间压缩热和膨胀制冷,可以在海上同时生产电能、淡水、热水、冰和冷能;级间压缩热除了加热膨胀机进气,还可以驱动多效蒸馏海水淡化设备生产淡水同时生产60 ℃以上热水。对于深度500 m,容积10000 m3的储气罐,每天的淡水产量达51.45 t;抽取中间级膨胀机出口气体进行膨胀制冰制冷,当抽取50%空气流量(30.4 kg/s)时,每天可制冰30.72 t。水下压缩空气储能可以解决海上风电和光伏的不稳定难题,促进海上可再生能源发电更大规模的发展。依托水下压缩空气储能系统可以建立海上能源站,为远海岛屿、渔船、商船和浮动平台等提供电淡冰冷热供应,助力海洋经济高质量发展。

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    带非均质盐膜多层异质结构吸热管超声导波传播特性仿真研究
    倪心怡, 徐晓萌, 曹逻炜, 李乐, 姚雪佳, 贾国栋
    2025 (3):  1168-1176.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0136
    摘要 ( 45 )   HTML ( 3 )   PDF(3900KB) ( 9 )  

    在塔式太阳能光热储能发电系统中,吸热管长期处于高温、强辐射及熔盐流体侵蚀等极端工况,其内壁易形成复杂的非均质盐膜结构,这种盐膜与涂层及管道本体共同构成的多层异质结构显著影响超声导波的传播特性和回波特征,增加了检测和分析的难度。为解决多层异质结构管道中超声导波传播特性分析的难题,本工作系统探究了非均质盐膜的生成机理及其影响因素,获取了盐膜的分布特性和尺度特征,并提出了一种基于随机过程和时间序列模型的盐膜表面生成及仿真方法。利用有限元软件COMSOL,构建了包含吸热管基体、涂层及盐膜的多层异质结构模型,并模拟了不同粗糙度盐膜对超声导波信号特征及其传播特性的影响。研究结果表明,盐膜的存在显著衰减了回波信号幅值,降低了传播速度,并引发了超声导波的模态转换;随着盐膜粗糙度的增加,回波能量呈非线性增大趋势,且模态转换波形的复杂性显著增加。本工作研究填补了多层异质结构管道声场仿真研究的空白,为超声导波检测吸热管缺陷提供了理论依据,同时为塔式光热系统的安全评估与维护提供了有力的技术支持。

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    全钒液流电池电解液容量衰减及草酸恢复研究
    叶涛, 王怡君, 唐子龙, 潘国梁
    2025 (3):  1177-1186.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0838
    摘要 ( 145 )   HTML ( 9 )   PDF(3907KB) ( 9 )  

    全钒液流电池因其易于规模化、环境友好和高安全性等优势,被视为一种适合大规模商业化应用的储能技术。然而,长期循环使用中出现的容量衰减问题限制了其在储能领域的广泛应用。本文通过深入分析电池循环前后的电化学特性变化曲线,并结合高锰酸钾滴定的结果,确定了电池容量衰减的主要因素,即电解液失衡和电极退化导致的负极活性物质减少和极化加剧。此外,采用草酸还原的方法将电解液的放电比容量恢复至初始的92.7%,并通过互换正负电极缓解了电池的极化加剧,证实了通过电极交换可以有效恢复并稳定电极的电化学活性。最后,采用恒压充电的方法解决了草酸残留问题,并制定了一种草酸恢复电解液的工艺路线,成功将已用电解液的平均价态从3.580价恢复至3.508价。该研究全面分析了全钒液流电池容量衰减的深层次原因,为电解液的恢复发挥了重要的指导作用,同时针对草酸恢复过程中的残留问题提出了简便有效的技术解决方案,为电解液的恢复和再利用提供了新的可能性。

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    基于三元锂离子电池的导电剂优化设计
    曾帅波, 李涌仪, 彭静, 何梓星, 梁倬健, 徐伟, 蓝凌霄, 梁兴华
    2025 (3):  1187-1197.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0998
    摘要 ( 116 )   HTML ( 6 )   PDF(5958KB) ( 20 )  

    导电剂作为锂离子电池的重要组成部分,直接影响电池的内阻、倍率、容量、循环稳定性等性能。为研究导电剂种类以及导电剂含量占比对三元锂离子电池电化学性能的影响,本文通过分别以Super P、L-MWCNT和S-MWCNT为不同导电剂,以NCM622为正极活性材料,按正极活性材料∶导电剂∶黏结剂质量比为8∶1∶1制得3组不同导电剂种类的纽扣电池。通过循环伏安测试(CV)、交流阻抗测试(EIS)、充放电测试等电化学测试,研究不同种类的导电剂对三元锂离子电池电化学性能的影响,以此优化导电剂在三元锂离子电池中的选择;并在此基础上,选择其中电化学性能最优的S-MWCNT作为导电剂,探究不同导电剂含量占比对三元锂离子电池性能的影响,优化导电剂含量与电极质量比容量的平衡。结果表明,采用S-MWCNT为导电剂的电池表现出更低的阻抗、更高的放电比容量以及更优的倍率性能和循环稳定性,而其不同含量占比的电池表现出明显的性能差异,这种现象在高倍率充放电时尤为显著。可见,导电剂的选择和优化设计对提高电池性能具有重要意义,此研究可为后续三元锂离子电池中导电剂含量的优化提供参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    钙基热化学储热反应器传热传质协同强化及储热特性研究
    孙霄龙, 龚海艇, 陈臻, 王振, 黄荣, 刘向雷
    2025 (3):  1198-1209.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0048
    摘要 ( 140 )   HTML ( 4 )   PDF(5380KB) ( 14 )  

    热化学储热技术具有储热密度高、热损失低及储热时间长等优点,已成为目前储热技术领域的研究热点。然而目前针对热化学储热过程的多物理场耦合研究相对较少,并且传统固定床反应器的传热传质性能较差,这导致反应器内热化学储热过程的反应速率较低。本研究基于能量守恒方程、质量守恒方程、动量守恒方程及化学反应动力学方程等建立了多物理场耦合的CaCO3分解热化学储热过程模型,针对CaCO3分解热化学储热过程进行了二维非稳态数值模拟研究,详细阐述了固定床反应器中CaCO3分解热化学储热过程的能量转化机理。本研究分析了反应器内储热过程的温度、转化率、反应速率等指标随时间的变化过程,并讨论了孔隙率、入口气体流速和固体反应物热导率等反应条件对储热过程的影响。模拟结果表明,增大孔隙率、提高入口气体流速、提高固体反应物热导率均可以提高CaCO3分解热化学储热过程的反应速率。通过在反应器内添加具有高渗透性的高热导率多孔通道,实现了反应器传热传质特性的协同强化,使反应器储热时间缩短45.09%,反应器的压降由87735 Pa大幅降低至10 Pa。本工作为高功率密度热化学储热反应器的设计和优化提供了重要的参数依据和指导。

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    基于改进TOPSIS-ANP-CRITIC的共享储能全寿命周期效益评估
    段双明, 吕腾飞, 李军徽, 赵志强, 刘浩军, 郑羽翊
    2025 (3):  1210-1223.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0836
    摘要 ( 88 )   HTML ( 5 )   PDF(1115KB) ( 9 )  

    针对共享储能全寿命周期效益评估方法不足的问题,提出一种结合指标相关性的指标权重确定(criteria importance through intercriteria correlation,CRITIC)法与网络层次分析(analytic network process,ANP)法的改进逼近理想解排序(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)法的评价方法。首先,根据我国共享储能的运作模式建立了以经济、环境、市场和社会效益作为基础指标的综合评价体系;其次,通过邀请专家根据ANP法打分得到主观权重,以及应用CRITIC法对数据的相关性进行计算得到客观权重,然后使用组合赋权法以同等权重将CRITIC法与ANP法确定出的各指标权重组合得到组合权重,确保更重要的因素在决策过程中起到更大的作用,且进一步提高了数据利用率;最后,为解决传统TOPSIS法呈现结果形式单一的问题,通过引入目标方案改进TOPSIS法相对贴近度的计算方式,更直观地反映出共享储能的发展趋势,实现各方案间的横向与纵向评估对比。以某共享储能实际试点项目作为算例进行评估,得到项目的整体发展趋势以及各典型年的排名,在纵向评价中环保效益贴近度和市场效益贴近度在第15个典型年超过了预期目标,分别为1.013和1.011,在横向排名中第15个典型年位列第1。评估结果表明本文所提评估方法可以准确评估共享储能的发展趋势,对共享储能的建设具有重要指导作用。

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    新型惯量飞轮与高速飞轮参与电网惯性响应与一次调频的控制策略
    董文琦, 张东晖, 曹一凡, 宁照轩, 姜新建, 李明, 史学伟
    2025 (3):  1224-1233.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0844
    摘要 ( 127 )   HTML ( 4 )   PDF(2398KB) ( 5 )  

    本文针对惯量飞轮和高速飞轮组成的混合飞轮阵列参与电网惯性响应与一次调频的复杂控制问题,首先介绍了惯量飞轮和高速飞轮储能的概念、惯量飞轮阵列与高速飞轮阵列参与电网惯性响应和一次调频的架构及其工作机理,其次建立了飞轮储能系统数学模型及其控制模型,然后提出了惯量飞轮和高速飞轮阵列参与电网惯性响应和一次调频的基于惯性控制和下垂控制的协同控制策略、惯性响应与一次调频分别调节控制策略。通过仿真将两种控制策略的调频效果从电网频率变化量、频率变化率和恢复时间等方面进行对比,仿真结果验证了两种策略的正确性和可行性,它们在惯性响应和一次调频阶段各有优势。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    太阳能热发电储热系统动态建模与仿真研究
    黎涵, 于刚, 徐二树, 廖志荣, 王强, 陈晨, 星月鹏
    2025 (3):  1234-1246.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1160
    摘要 ( 74 )   HTML ( 8 )   PDF(2495KB) ( 82 )  

    近年来,众多示范性的光热电站在全国范围内相继建成,配备适宜的储热系统对于提升这些光热电站的发电效率和降低运营成本具有重要意义。为了研究储热系统的运行,本工作建立了双罐间接储热系统的动态模型,分别搭建储盐罐、油/盐换热器、熔盐泵的数学模型,并通过引入PI调节模块实现熔盐泵转速的自动控制,利用STAR-90仿真平台模拟了中广核德令哈50 MW槽式太阳能热发电站在春分日和秋分日典型日工况下的储、放热动态运行过程。结果表明,本工作熔盐泵数学模型得到的性能曲线与厂家实测数据匹配度高,同时相比于原有储热系统模型,本模型能更好地反映储热系统的输入导热油温度和流量波动引起的熔盐流量波动的动态过程。在储热过程中,油/盐换热器热股导热油入口温度的变化趋势显著影响了冷股熔盐流量的波动趋势,熔盐泵的转速与流量呈现较强的非线性关系,熔盐泵的功耗与转速呈线性关系。春分日工况下熔盐的平均质量流量约为800 t/h,熔盐泵的平均转速和平均功率分别为154 r/min和87 kW;秋分日工况下熔盐的平均质量流量约为1400 t/h,熔盐泵的平均转速和平均功率分别为265 r/min和115 kW。汽轮机运行在28 MW的放热过程中,由于油/盐换热器中冷股导热油的流量和温度均较为稳定,因此热股熔盐的流量维持在2411 t/h,熔盐泵的转速和总功耗分别为855 r/min和205 kW。本研究为太阳能热发电站储热系统的设计和运行提供了重要的理论指导和实践参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    计及系统经济性与荷电状态均衡的多储能电站调频双层功率优化策略
    党少佳, 孙利强, 王深友, 田文涛, 胡鹏飞
    2025 (3):  1247-1257.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1004
    摘要 ( 66 )   HTML ( 4 )   PDF(2401KB) ( 11 )  

    针对电网中不同储能电站调频成本存在差异,未考虑内部单元群出力效率以及荷电状态(SOC)均衡的问题,本文提出一种计及系统经济性与荷电状态均衡的多储能电站调频双层功率优化策略。上层计及SOC、健康状态(SOH)的抗拒系数,与储能调频内损成本、衰老成本构成目标函数,实现储能电站调频成本最小。下层构建储能单元充放电效率模型,设计了单元群充放电损耗最小与单元群SOC偏差值最小的多目标优化策略。仿真结果表明,本文策略相比于传统的分配策略,能够减少调频成本,降低储能单元群调频损耗,也能够计及SOC的均衡,避免单方面充放电。该策略既能保证储能电站调频的经济性,又能兼顾电站以及单元群SOC均衡,有利于延长储能电站使用寿命。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    一种基于ICA-T特征和CNN-LA-BiLSTM的锂离子电池健康状态估计方法
    张朝龙, 陈阳, 刘梦玲, 张俣峰, 华国庆, 阴盼昐
    2025 (3):  1258-1269.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1124
    摘要 ( 117 )   HTML ( 5 )   PDF(3891KB) ( 5 )  

    为了解决锂离子电池健康状态(SOH)估计精度不足以及退化过程描述不准确的问题,本文提出了一种基于卷积神经网络-局部注意力-双向长短期记忆神经网络(CNN-LA-BiLSTM)的锂离子电池SOH估计方法。首先,测量锂离子电池在充电阶段的充电时间、电流、电压、容量以及温度等数据。然后,对锂离子电池进行增量容量分析,提取增量容量(IC)曲线的面积作为锂离子电池的电特征;计算锂离子电池充电阶段的温度积分,作为温度特征;将曲线面积与温度相结合,用作锂离子电池SOH估计的联合特征增量容量面积-温度(ICA-T)。随后,利用CNN-LA-BiLSTM方法建立SOH估计模型,在模型中,引入局部注意力(LA)优化卷积神经网络(CNN)的权重和偏差,使用Huber损失函数优化模型参数从而获得良好的SOH估计效果。利用本实验室的2组锂离子电池数据开展测试,结果表明,提出的方法能有效地估计电池的SOH,平均绝对百分比误差(MAPE)为0.5794%,均方根误差(RMSE)为0.0099,决定系数(R2)为0.9961。与传统方法相比,本文提出的方法在电池SOH估计中表现出了更优的性能。

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    百千瓦级二氧化碳储能系统向心透平设计与结构参数优化
    沈代兵, 郝佳豪, 宋衍昌, 杨俊玲, 张振涛, 越云凯
    2025 (3):  1270-1285.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0859
    摘要 ( 96 )   HTML ( 6 )   PDF(13802KB) ( 10 )  

    透平膨胀机是二氧化碳储能系统的关键装备,透平叶轮的结构参数优化有利于更好地提高透平膨胀机的整体性能。本文以某百千瓦级二氧化碳储能系统向心透平为研究对象,首先通过气动设计得到该二氧化碳透平的主要结构参数,然后基于Numeca开展流场仿真,分析了叶轮叶片数、叶轮入口角和叶轮出口角对流动特性的影响规律,进一步研究了叶顶间隙内的泄漏流和损失,最后探究了非定常流动特性下透平性能的变化规律。结果表明:随着叶轮叶片数的增加,叶轮流道中的低马赫数区域占比先降低后增加;叶轮入口角和叶轮出口角显著影响透平内流动分离区域和涡面积分布,优化叶轮角后的透平等熵效率达83.65%,较初始设计提高了0.75%;透平等熵效率随叶顶间隙的增加而减小,且近似呈线性变化;喷嘴尾迹流会引起叶轮内的非定常流动,且透平等熵效率较定常工况时下降了0.57%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    考虑充放电转换状态与功率约束的储能电站调频功率优化方法
    孙利强, 党少佳, 刘岗, 王深友, 胡鹏飞
    2025 (3):  1286-1298.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1191
    摘要 ( 66 )   HTML ( 8 )   PDF(4130KB) ( 20 )  

    针对储能电站单元群频繁转换充放电状态会降低电池寿命以及储能单元连接PCS(功率变换系统)传输功率偏小会违背国家能源管理并网标准的问题,提出一种考虑充放电转换状态与功率约束的储能电站调频功率优化方法。该方法通过将单元群划分为充、放电组分别承担充、放电需求,并在确保储能单元出力时对应PCS交流侧功率参考值不能低于设定下限值的原则基础上,根据AGC(自动发电控制)指令动态更新充放电组各单元,以此减少储能充放电状态转换次数。仿真算例表明,本文策略相比传统的分配策略,既能够减少调频成本,降低储能单元充放电转换次数,也能够计及国家并网标准,满足储能单元动作时,对应PCS交流侧功率不越限。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于李萨如图形-阻抗辨识的构网型储能混合式孤岛检测方法
    王曦, 滕予非, 石鹏, 张蔚萱, 陈保瑞, 白珈于, 杜新伟, 苟竞, 胡鹏飞
    2025 (3):  1299-1309.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1136
    摘要 ( 57 )   HTML ( 4 )   PDF(2671KB) ( 9 )  

    快速可靠地识别非计划性孤岛是构网型储能变流器实现并离网运行状态的平滑切换的关键问题,当前孤岛检测方法在负荷与变流器功率零失配时容易失效且阈值难以设定。为此,本工作提出了一种基于电压电流李萨如图形和阻抗辨识的混合式孤岛检测方法。该方法利用基于电压电流李萨如图形的面积与短轴捕捉电压电流特征,当检测得到的孤岛检测指标超出阈值时,注入扰动触发阻抗辨识。李萨如图形-阻抗辨识的混合式检测不仅能够很好地检测到负荷与变流器功率完全匹配时电压电流的微小变化,而且能够很好区分孤岛情况与非孤岛故障。为了解决孤岛检测阈值选取困难且与电网参数高度关联的问题,该方法采用了相对性指标,并利用Ostu法给出了被动检测指标的阈值。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和硬件在环实验验证了所提出方法的有效性。实验结果表明,即使在负荷功率与变流器完全匹配且品质因数为2.5时,所提出方法也能有效可靠检测到孤岛现象。

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    2025 (3):  1310-1330.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0155
    摘要 ( 245 )   HTML ( 27 )   PDF(1659KB) ( 481 )  

    该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以“lithium”和“batter*”为关键词检索了Web of Science从2024年12月1日至2025年1月31日上线的锂电池研究论文,共有5413篇。首选采用BERTopic主题模型分析其摘要文本,构建锂电池论文的研究主题图,再选择其中100篇加以评论。正极材料的研究集中于高镍层状材料和尖晶石结构LiNi0.5Mn1.5O4材料的掺杂改性、表面包覆、结构设计等。负极材料的研究重点包括硅基负极的结构设计和性能提升、金属锂负极的界面和体相结构设计。固态电解质的研究包括对聚合物、硫化物和卤化物及其复合固态电解质的结构设计以及相关性能研究。其他电解液和添加剂的研究则主要包括不同电解质和溶剂对各类电池材料体系适配的研究,以及对新的功能性添加剂的探索。对固态电池,正极材料的体相改性、表面包覆和合成方法、锂金属负极的界面构筑和三维结构设计、无负极集流体的界面修饰有多篇文献报道。此外,锂硫电池和锂空电池也备受关注。电极中的锂离子输运和失效机制、锂沉积形貌和SEI结构演变、全电池热失控分析,电解质对CEI组分影响的理论模拟以及优化制造工艺的论文也有多篇。

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