储能科学与技术

本期中英文目录及主编寄语

2025 (10): 0.

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石墨与锂金属负极对混合固液锂离子电池短路与针刺安全性的影响

乔荣涵, 桑林, 张中洋, 姚霞银, 刘兴江, 俞海龙

2025 (10): 3657-3665. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0298

摘要 ( 187 )

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锂离子电池已广泛应用，但安全性仍是制约其性能提升和应用拓展的关键。本研究聚焦负极材料对三元软包电池热失控路径的影响，对比石墨与锂金属负极在针刺及外部短路测试中的安全响应。通过同步监测温度、电压、电流等关键参数并结合电池拆解分析，研究发现负极特性从根本上决定了电池的失效机制。在外部短路中，锂金属负极的高反应活性及其循环后表面形成的粉末状沉积锂加剧了副反应放热，导致其瞬时电流(148.7 A vs. 100.9 A)和最高温度(273 ℃ vs. 104 ℃)远超石墨负极，表现出更高的热失控风险。然而，在针刺测试中，锂金属负极却展现出安全优势。针刺造成的局部熔融，以及伴随的物理脱离与快速化学钝化，共同使接触电阻上升至超过40 Ω，有效阻断了持续短路，从而避免热失控。相反，石墨负极因其刚性结构维持短路通路，引发剧烈放热，温度变化速率峰值超过420 ℃/s。本研究揭示了负极材料与热失效行为的构效关系，为通过负极改性开发兼具高能量密度和高安全性的金属锂负极二次电池提供新思路。

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（Ti_0.9Zr_0.1 ） _1.1Mn_1.2_-_x Cr_0.8Ga _x 合金的储氢性能研究

杨斌, 张勉恒, 赵长颖, 龙霞

2025 (10): 3666-3676. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0427

摘要 ( 15 )

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镓(Ga)作为一种与多种元素具有负混合焓的液态金属，能在温和条件下与多种金属形成高熵合金。本研究将Ga引入C14 Laves相高熵合金中，采用真空感应熔炼技术制备了(Ti_0.9Zr_0.1)_1.1Mn_1.2-_x Cr_0.8Ga _x (x=0, 0.1, 0.2)合金。结合理论计算与测试实验研究了Ga替代Mn对合金微观结构及储氢性能的影响。理论计算显示，Ga掺杂使合金的原子尺寸差异从7.54降至7.39、混合焓降至-9.17 kJ/mol，合金相稳定性提升。价电子浓度(VEC)分析表明合金在常温下具有高效储放氢能力。实验结果表明，合成的合金均具有单一的C14 Laves相结构，合金内各元素分布均匀。Ga对Mn的替代使晶胞体积从165.52 Å³增至167.25 Å³(1 Å=0.1 nm)，导致吸放氢平台压力和滞后因子大幅下降，合金动力学性能显著提升，90%最大储氢量的吸氢时间缩短至50 s内。(Ti_0.9Zr_0.1)_1.1Mn_1.1Cr_0.8Ga_0.1合金表现出最优的综合吸放氢性能，最大储氢量达1.81%(质量分数)，293 K条件下吸放氢平台压力分别为0.9 MPa和0.86 MPa。该合金在30次吸放氢后容量保持率达96%，且晶胞仍保持单一C14 Laves相，循环性能优异。本研究揭示了Ga在高熵储氢合金中的作用机理，为Ga在储氢领域的应用提供了理论依据。

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“散-储”一体化的电池热管理系统研究

吕福祥, 陆晓峰, 李洪峰, 朱晓磊

2025 (10): 3677-3686. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0238

摘要 ( 130 )

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本工作针对传统相变材料(PCM)与风冷耦合的电池热管理结构在散热效率上的不足，提出一种新型PCM与风冷耦合的“散-储”一体化热管理结构，该结构采用“X”型翅片与铜柱组合，能够大幅提升风冷的散热效率，满足严苛条件下电池的温度需求。本工作探讨了该结构在高温环境下，电池以6C放电和2C充电进行多次充放电循环过程的热特性，并研究了PCM物性参数以及冷板结构参数对结构传热特性的影响规律。结果表明：该新型电池热管理结构能在多次充放电循环过程中，使单体电池的最大温度控制在45 ℃以内，最大温差控制在3 ℃以内。PCM的熔点对电池温升影响较大，过高的熔点会导致电池最高温度过高，过低的熔点会使PCM熔化速度过快，导致PCM冷板在循环末段缺乏温度调节能力使电池温升加快。在确保PCM不会完全熔化的前提下，PCM的熔点越低越有利于将电池温度控制在合适的范围内；此外，增加PCM冷板厚度、冷板面板厚度以及翅片肋板厚度，能显著提升结构的散热性能与控温稳定性。该研究成果为远距离连续高速行驶工况和寒冷地区锂电池使用安全性的电池热管理系统设计提供了方法支撑。

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在纳米骨架和人工隔膜形貌优化下固态电池锂枝晶生长的相场法研究

包文彬, 龚国庆

2025 (10): 3687-3696. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0395

摘要 ( 13 )

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锂枝晶的生长在锂金属电池中普遍存在，该现象严重影响到了电池的使用寿命、效率和安全性。近年来，固态电池由于自身安全性高、循环稳定性高、能量密度大、循环寿命长等特点，成为新能源电池领域的主要研究对象。相较于液态电池，固态电池的固态电解质具有较高的机械强度，可以有效地抑制锂枝晶的生长，但是仍然难以完全抑制。本工作针对固态电池中锂枝晶的生长问题，基于力-热-电化学相耦合的相场模型，研究了不同形貌的纳米骨架和人工隔膜对锂枝晶的抑制情况。结果显示，粗糙度均匀且规则的纳米骨架可以有效抑制锂枝晶生长。在本工作构建的纳米管和分级结构纳米骨架中，锂枝晶高度分别下降了16.62%及21.04%，但随着不均匀程度增大，这种抑制效果会衰减；增加人工隔膜的厚度或减小其孔隙都能更有效抑制枝晶的生长，当孔隙相同时，随着人工隔膜厚度的增大，其对锂枝晶的抑制效果更加显著。同时，本工作构建的“瓦片”状截面的人工隔膜相比于传统的矩形截面的人工隔膜使锂枝晶的高度降低了12.75%。

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Na-In/Na₂S界面层实现稳定的全固态钠电池

孙华章, 万红利, 姚霞银

2025 (10): 3697-3704. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0405

摘要 ( 63 )

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全固态钠电池因其潜在的成本优势及安全性，在大规模储能领域极具应用前景。然而，固体电解质与钠金属负极之间高的界面阻抗以及钠枝晶生长风险等问题阻碍了其实际应用。本工作通过磁控溅射在Na_3.4Zr_1.9Zn_0.1Si_2.2P_0.8O₁₂(NZZSPO)固体电解质表面引入In₂S₃界面层，其与钠金属负极反应可在NZZSPO/Na界面处原位形成Na-In合金/Na₂S界面层。该界面层提升了电解质/负极界面的润湿性，并且降低了界面阻抗，有效增强了NZZSPO@In₂S₃固体电解质抑制钠枝晶的能力。结果表明，基于NZZSPO@In₂S₃固体电解质的对称电池在60 ℃下的临界电流密度从2.6 mA/cm²提升至8.2 mA/cm²，且其室温下的临界电流密度也从1.6 mA/cm²提升至2.2 mA/cm²。与此同时，Na|In₂S₃@NZZSPO@In₂S₃|Na对称电池在60 ℃、5 mA/cm²下展现出2000 h的优异循环稳定性；即使在室温条件下，该电池在1.5 mA/cm²下也可稳定运行1500 h。此外，Na₃V₂(PO₄)₃|NZZSPO@ In₂S₃|Na全固态电池在0.1C倍率下初始放电比容量为108.6 mAh/g，库仑效率达到95.4%且循环100次后容量保持率为94.8%；即使将电流提高至1C倍率下，该电池循环1000次后显示出88.8%的容量保持率。本研究通过在NZZSPO/Na界面原位构筑Na-In/Na₂S界面层，显著提升了固体电解质抑制钠枝晶的能力，为开发高性能全固态钠电池提供了新策略。

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Al₂O₃ 掺杂提升UV固化准固态电解质的电化学稳定性与离子传输性能

易卓彦, 庞鹏飞, 黄亦聪, 廖明杰, 梁洪华, 朱归胜, 赵昀云, 徐华蕊

2025 (10): 3705-3714. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0223

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锂离子电池(LIBs)因其高能量密度、长循环寿命和环境友好性，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车及大规模储能系统。然而，传统的液态电解质在循环过程中容易形成枝晶，导致电池短路并伴随副反应和界面不稳定性等问题，严重影响LIBs的安全性和使用寿命。当前聚合物复合固态电解质在构建高安全性锂金属电池方面展现出广阔应用前景，但传统的制备方法通常依赖高温或长时间热固化过程，限制了其发展。本工作提出一种基于紫外光(UV)固化技术的新型制备途径，快速构建了掺杂氧化铝(Al₂O₃)纳米粒子的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)基复合固态电解质膜OICSE-Al₂O₃-X。实验结果表明，Al₂O₃掺杂有效降低了聚合物结晶区的形成，提高了电解质的离子电导率(OICSE-Al₂O₃-1在30 ℃下达到5×10^-4 S/cm)，并调控了聚合物链的排列与离子通道结构分布，实现了锂离子的高效传输(锂离子迁移数 $t L i +$ =0.66)。此外，Al₂O₃的加入还将电化学窗口拓宽至5 V，并显著提升了其循环稳定性。在0.5 C放电倍率下，OICSE-Al₂O₃-1循环200圈后容量保持率为89.3%，且在200 μA/cm²的电流密度下镀锂/剥锂测试中稳定循环1300 h。本研究为室温下高效制备准固态电解质提供了新思路，拓展了其在储能领域的应用前景。

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锂电池低温电解液优化策略：挑战、进展与多维度协同设计

李瑶, 薛天杨, 谢正娇, 钱骥, 李丽, 陈人杰

2025 (10): 3715-3729. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0252

摘要 ( 293 )

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随着可再生能源技术的快速发展，锂电池作为高效储能装置在电动汽车、航空航天及军事装备等领域应用广泛。然而，在低温环境下电池性能显著下降，主要表现为离子电导率降低、锂枝晶生长加剧及界面副反应增多，严重限制了其在极端温度场景下的应用。电解液作为锂离子运输过程中必不可少的组成部分，在扩大电化学稳定电位窗口、抑制副反应、优化电池性能等方面发挥着关键作用。本文系统综述了低温电解液的失效机制及多维度协同优化策略，旨在为高性能低温电解液的设计提供理论指导。本文首先从离子传输、电极与电解液界面性质和溶剂化结构三个方面介绍了在低温下导致电解液失效的原因。然后从溶剂、导电锂盐及添加剂三个方面介绍了近年来与锂电池电解液组分调控相关的研究进展。之后介绍新型低温电解液，主要包括弱溶剂化电解液、离子液体电解液、液化气体电解液(LGE)以及局部高浓电解液。结果表明，在低温条件下，调控电解液组分可以改善电池的离子电导率、抑制枝晶生长以及提高电池性能，是解决上述问题最简便、最有效的策略之一。最后，本文还展望了该领域未来的研究方向。

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软包电池组大倍率放电浸没冷却系统实验

王宇航, 苑清扬, 吴浩, 张博, 赵鑫, 龚洋凯, 王宁生

2025 (10): 3730-3741. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0272

摘要 ( 119 )

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针对软包电池组浸没冷却系统在高倍率放电下的散热问题，构建了3S2P型32 Ah软包电池模组的浸没冷却实验平台(冷却介质为壳牌SK-3)。以电池温升、电芯间温差标准差和电芯面温差标准差为评价指标的三维热评估体系分析冷却效果优劣。首先进行了静置与流动浸没冷却的对比实验，后又以放电倍率、流量和电池间距为变量，研究了其对流动浸没冷却系统冷却效果的影响。对比实验结果表明，静置冷却系统可将3C以下倍率放电的电池温度控制在正常范围，而合理参数配置的流动浸没冷却可将温控范围扩展至5C倍率放电工况。与空气自然对流相比，静置浸没冷却系统在3C放电时可使电池表面温度降低29.79 ℃，5C放电情况下，流动浸没冷却相比于静置浸没冷将电池表面温度降低8.26 ℃并减小电芯间温差60.2%；之后通过实验数据分析发现，在低流量条件下，仅增加电芯间距对冷却性能改善幅度很小；在小间距条件下，仅增加流量则会恶化温度一致性；此外，通过对Gr/Re²和h的相关分析，电池组内部间距尺寸与冷却介质流量的协同作用，通过影响自然对流与强制对流的强度比例，最终影响电池组的温度分布特征。例如，强制对流不均匀会导致电芯间温差较大，系统设计时可以利用自然对流优化设计的温度一致性；最后，以体积能量密度、成组效率和散热效果等评价指标对该浸没冷却系统与文献中提到的其他冷却方法进行比较，证明了该流动浸没冷却系统优异的性能和工程应用价值。

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基于时序模式注意力机制和孤立森林的电池过充热失控预警方法研究

李昌豪, 曹志成, 汪书苹, 谢恒, 张炜鑫, 曹元成

2025 (10): 3742-3754. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0301

摘要 ( 116 )

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锂离子电池热失控反应迅速且剧烈，能够在储能系统内形成热蔓延，造成巨大损失，成为储能安全领域亟须解决的问题。为满足锂离子电池过充热失控预警的时效性需求，本工作提出了一种基于时序模式注意力机制(TPA)和双向长短期记忆网络(BiLSTM)联合孤立森林的电池过充热失控预警方法。该方法首先通过TPA从多时间步捕获电池状态特征的变化规律，并通过差异化加权关注重要信息；然后利用BiLSTM的双向神经网络结构对电池特征数据进行双向信息提取，提高模型预测精度；最后结合孤立森林算法，利用电池真实数据集建立孤立森林模型并计算电池状态特征的异常分数，通过选取最佳异常分数阈值对电池状态进行分类，实现对电池异常状态的预警。实验结果表明，该方法的F1-score达到0.9509，能够在电池过充前7 s对电池异常状态进行预警，相比温度阈值划分方法提前了252 s。本工作所述方法在提高锂离子电池过充热失控预警的准确性和时效性方面具有重要意义。

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高温高湿环境下工商业储能液冷系统性能实验研究

孟祥喜, 刘冠新, 王志玺, 李俊霞, 周浩, 娄旭静, 张泉

2025 (10): 3755-3763. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0390

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随着工商业储能电池能量密度的持续提升、多场景应用范围的不断拓展，加之高温高湿工况对电池热管理提出的严苛要求，系统热失控风险隐患更加凸显。然而，在高温高湿环境下，液冷系统的性能缺乏实验研究。本工作基于高温/高湿环境和电池连续充放电情形，测试分析了冷源侧设备运行和能耗特性、输配系统的供回液温度、末端侧冷板表面以及电池温度。实验结果表明：对比30 ℃、RH=30%工况，高温40 ℃、RH=30%工况下压缩机、风机的启停频率降低了52%，冷却系统总能耗增加了39%，电池的纵向平均温差从2.82 ℃升高到3.14 ℃；在高湿环境(30 ℃、RH=70%)下，供液温度由20~25 ℃提高至24~28 ℃后，系统能耗降低了22%，电芯最大温度为40 ℃，相较之前提高了3 ℃，平均极差降低了22.56%，电池纵向平均温差从2.89 ℃降低到2.80 ℃。环境温度、湿度，以及供液温度对电池包内电池侧各界面的纵向温差无明显影响。

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钠离子电池储能系统产热特性与热管理策略优化

彭宇翔, 高立克, 李勇琦, 唐彬, 罗传胜

2025 (10): 3764-3773. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0331

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随着可再生能源的快速发展，储能系统在平衡能源供需、提高能源利用效率方面扮演着越来越重要的角色。钠离子电池储能系统因其独特的优势，被视为未来大规模储能的有力候选技术之一，钠离子电池充放电过程中产生的热量会对电池的性能、寿命及安全产生重大影响。因此，非常有必要开发出更高效的热管理策略以提高钠离子电池储能系统的安全性。本工作主要采用实验和数值仿真相结合的方法，研究了钠离子电池在充放电过程中的非对称产热特性，进而提出了在放电过程中采用多阶段变流量的热管理优化策略。通过实验发现，钠离子电池放电过程产热量是充电过程产热量的3倍，1P放电工况下，峰值产热功率达70 W。而1P充电工况下，峰值产热功率仅为25 W，且持续时间极短。本工作提出了充放电过程采用不同流量的非对称式液冷热管理系统，并且基于放电过程产热功率呈现阶段式变化的特征，放电过程提出的多阶段变流量的优化策略实现了降低同等电池温度的情况下，有效降低热管理系统功耗的目的。本研究对优化钠离子电池热管理系统功耗、提高钠离子电池储能系统安全性具有重要意义。

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基于中间工况寻优的复叠式高温热泵蒸汽系统性能研究

胡智辉, 姜志鹏, 李帅旗, 林文野, 宋文吉, 冯自平

2025 (10): 3774-3784. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0293

摘要 ( 76 )

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本工作提出复叠式高温热泵与蒸汽压缩机耦合的蒸汽制备系统，采用R134a、R245fa及R718分别作为低温级、高温级和蒸汽级工质，以中间工况动态寻优为基础探究环境温度-15~40 ℃与蒸汽出口温度140~170 ℃的热力性能，并搭建实验平台对仿真数据进行验证。研究表明：基于动态寻优模型发现，随着中间蒸汽温度上升，喷液率下降，最佳低温级冷凝温度上升。蒸汽出口温度为170 ℃，环境温度由-15 ℃上升到40 ℃，系统COP从1.183上升至1.914。环境温度为20 ℃，蒸汽出口温度由140 ℃上升到170 ℃，系统COP从1.945下降至1.657，蒸汽产量也从0.856 t/h上升至1.170 t/h。通过实验发现在蒸汽出口温度为170 ℃和环境温度为23~27 ℃的工况下，系统COP较理论值下降3%~5%，总功率较理论值低8%~12%。对仿真和试验的性能指标进行误差分析，发现最大误差集中于复叠热泵功率(13.29%)与总功率(10.01%)。

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运行参数及间歇启停策略对地埋管蓄热性能的影响

冯国会, 卢伟东, 王茜如, 黄凯良, 田晓珂

2025 (10): 3785-3795. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0373

摘要 ( 55 )

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地埋管跨季节储热(BTES)系统的蓄热运行工况调控对于整个系统的运行效率和稳定性至关重要。本工作以蓄热工况下运行参数及间歇启停策略为研究对象，结合沈阳建筑大学BTES示范工程现场实测，获得土壤导热系数为1.72 W/(m·K)，建立全尺寸三维瞬态仿真模型，并通过实验对其进行验证，分析地埋管进口流速、进口温度及间歇启停对蓄热性能的影响规律。结果表明：双U形管与单U形管的单位井深换热量比值随着时间的推移不断降低，表明双U形管的结构优势随蓄热时间的拉长而减弱。随着进口流速的不断增加，U形管进出口温差不断衰减，且双U形管因热短路效应导致进出口温差始终低于单U形管；通过换热压降比优化确定单/双U形管最佳流速区间分别为0.4~0.6 m/s和0.2~0.4 m/s。随着流体进口温度的不断升高，埋管周围土壤温度也不断上升，热影响范围扩大112.5%，换热量和进出口温差随进口温度呈线性增长。埋管周围土壤温度随启停时间比增大而升高，而土壤恢复速率将随之下降；间歇运行的总蓄热量较连续运行降低13.38%~26.31%，但换热效率可提高29%~47%，表明间歇运行可有效缓解热堆积并提高埋管蓄热效率。本研究结果为寒冷地区BTES系统的蓄热运行设计提供理论依据。

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考虑储能SOC的分布式光伏一次调频优化控制方法

张天海, 杨小龙, 周帅, 汤可怡, 刘鑫

2025 (10): 3796-3807. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0295

摘要 ( 104 )

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随着分布式光伏等可再生能源的并网，传统调频资源已无法满足日益增长的调频需求。为更好地改善电网频率特性，发挥分布式光伏的调频潜力，提出了考虑储能SOC的分布式光伏一次调频优化控制方法。首先，根据分布式光伏以及储能设备的频率响应特性，建立了并网频率控制模型；然后，结合冠豪猪优化算法(CPO)对模型预测控制(MPC)的关键参数进行自适应调整，在此基础上考虑分布式光伏的容量限制以及储能SOC特征，构建了一次调频参数优化模型并实时更新状态空间方程，以此实现对分布式光伏频率支撑能力的精确控制；最后，通过Matlab/Simulink仿真算例对比不同控制策略下的调频性能。结果表明，该算法相比于优化前的控制策略具有更高的控制精度和更快的响应速度，且在延时和连续扰动场景下仍能表现出较好的控制性能，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。

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基于需求响应的电力计量与储能协同优化模型研究

许清华, 王子蔚, 王炜

2025 (10): 3808-3810. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0822

摘要 ( 13 )

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随着能源转型的推进，电力系统面临着供需平衡的挑战，本文通过分析当前电力系统面临的挑战以及需求响应、电力计量和储能系统的发展现状，描述了构建基于需求响应的电力计量与储能协同优化模型的必要性与重要性，并且详细介绍模型的构建思路、关键技术以及具体实施步骤，并探讨该模型在实际电力系统中的应用场景与预期效果。为推动电力系统向更加高效、智能、可持续方向发展提供理论支持与实践参考。

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基于大数据分析的智能电网储能系统优化策略研究

梁晨, 张艺翔

2025 (10): 3811-3813. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0823

摘要 ( 8 )

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随着智能电网的飞速发展，储能系统的作用日益显现。本文探讨了如何利用大数据技术对智能电网储能系统进行优化，分析了大数据在储能系统中的应用现状，包括数据采集、存储与处理等方面，介绍了基于大数据分析的储能系统优化策略，如容量配置优化、充放电策略优化、运行状态监测与故障诊断等，阐述了优化策略中所遇到的挑战，并对未来发展趋势进行了展望。

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基于遗传算法的风光储耦合并网制氢系统多目标优化研究

王彦文, 魏博, 张丽芳, 潘晓君, 刘如祎, 郭淼, 陈康, 段杨龙, 叶锋, 彭怀午, 徐超

2025 (10): 3814-3823. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0404

摘要 ( 112 )

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“双碳”目标下，可再生能源制氢成为推动能源向低碳、清洁、高效转型的重要途径之一。其中，并网制氢存在新能源消纳能力不足、制氢效率与运行经济性不匹配等问题。本研究构建了以最小化平准制氢成本、新能源上网比例及最大化氢气产量、电解槽等效满负荷小时数的多目标优化模型，采用非支配排序遗传算法II(NSGA-II)获得帕累托(Pareto)解集，并基于熵权法-优劣解距离(TOPSIS)法筛选出最优配置方案，同时引入储能系统作为对照研究。研究结果表明，引入储能的并网制氢系统的上网比例为5.78%，氢气产量提高至2899.3 t，下网电量占新能源发电总量的6.49%；而单纯并网制氢系统的新能源上网比例为6.84%，氢气产量为2771.82 t，下网电量占新能源发电总量的11.34%。可以看出，储能系统明显降低了制氢系统的上网比例和电网下电比例，提高了氢气产量。进一步选取春分、夏至、秋分和冬至4个典型日对优化配置方案的日运行特性进行分析，研究结果表明，引入储能系统在有效缓解新能源波动的同时，降低了电解槽负载波动，显著提升了系统的日内运行稳定性与新能源消纳能力。本研究为并网制氢系统的优化配置提供了理论支撑与工程参考价值。

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基于电热气多能耦合的SOC绿电制储运氢系统优化研究

赫亚庆, 王维庆, 王浩成, 池映天, 李佳蓉, 何山, 刘博文, 张新燕

2025 (10): 3824-3838. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0310

摘要 ( 97 )

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PDF(5926KB) ( 3 )

针对风光资源随机波动导致绿电消纳困难、常规电解水制氢效率低、H₂储运成本高等问题，本工作从固体氧化物电池(solid oxide cells，SOC)特性出发，提出一种含掺氢天然气管网的SOC氢储能电热气多能耦合优化模型。通过构建含风电、光伏、供热系统、SOC氢储能及掺氢输运系统的动态耦合模型，以绿电消纳率、系统经济性与碳减排为多目标，综合考虑绿电出力不确定约束、电热气能量守恒约束以及H₂制储输系统运行约束，通过整合优化得出最优解。对新疆某园区(年弃风弃光量11520 MWh)电热气多能流能源循环系统进行仿真实验，结果表明：SOC氢储能系统可实现绿电100%全消纳，较常规储能(蓄电池+储热器)年运行成本降低214万元，碳排放减少1068 t。通过热电联产(combined heat and power，CHP)电热比系数优化，SOC电解效率提升至85%，余热利用率达90%，实现了电解水反应驱动力最大化。掺氢天然气管网在30%体积掺混比例下，天然气体积消耗减少23%，系统总成本降低超50%，管网摩擦压降减小，节点气压提升，输运能力显著增强，投资回报率大幅提高，为大规模消纳可再生能源、实现氢气高效经济长距离安全输送提供参考。

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百MWh级竖井式重力储能系统重物块储存与运输方案

曾小超, 姜健宁, 李建文, 管春宝

2025 (10): 3839-3847. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0196

摘要 ( 129 )

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大容量竖井式重力储能系统是实现长时储能的有效手段，在考虑利用电机暂态支撑特性需直接并网的应用背景下，重物块分级是竖井式重力储能系统灵活调节功率的可行方法。但MW级百吨重物块储能系统功率间歇性大，百MWh容量的重力储能系统重物块数量多，重物块如何分级、如何储存与运输是其系统运行亟须解决的关键性问题。本研究针对上述问题，提出了考虑重物块分级储存与最优路径运输的方案：首先，根据电池组可调最高功率及储能限额将重物块质量分为四个等级，由典型日光照时长确定各级总块数，以空间最大化设计了其储存区域，在此基础上，考虑重物块运输时间、块数的约束条件，利用迪杰斯特拉(Dijkstra)算法对重物块的运输路径进行了规划，以实现运输路径最短；然后，对重物块总储存区进行分区并采用四辆自动导引车(automated guided vehicle，AGV)协同运输，推导了AGV所需的最小加速度，以确保运输过程的效率；最后，通过典型日净负荷功率波动平抑算例，验证了百兆瓦时重力储能系统重物储存及运输的有效性。

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耦合乙烯工艺余热的气液互转压缩二氧化碳储能系统研究

张晓海, 孙新雨, 孟子硕, 边海阳, 赵浩岚, 张文哲, 楚攀, 李明涛

2025 (10): 3848-3858. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0267

摘要 ( 75 )

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压缩二氧化碳储能作为新型长时储能的代表方向，是平抑可再生电力高波动问题的有效手段。针对当前绝热压缩二氧化碳储能系统的热量来源和利用范围受限所导致的技术经济性瓶颈问题，本研究提出了一种耦合乙烯工艺余热的气液互转压缩二氧化碳储能系统。该系统将乙烯工艺的低品位余热用于释能段液态二氧化碳的气化吸热，同时将储能段的部分高品位回收热用于生产工业蒸汽，从而提高热能利用效率，增强储能系统效益。通过对比不同工况下的系统性能和经济敏感性分析，发现当回收热主要用于产生工业蒸汽时，系统发电能力和储能密度较低，但得益于蒸汽输出收益，系统循环收益提升明显；当回收热主要用于供给释能段发电时，系统电-电循环效率显著提高，但系统收益受电价差影响较大，适用于高电价差地区。

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基于数智化平台的新型储能产业链发展模式与路径分析

王腾飞, 高保彬, 原白云, 许晴晴, 陈杰, 王燕

2025 (10): 3859-3871. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0369

摘要 ( 106 )

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在全球能源转型的背景下，储能产业的布局与规划对国家能源结构优化、经济高质量发展以及“碳达峰、碳中和”目标的实现具有重要意义。本文通过对相关文献进行调研，回顾了新型储能产业现状和新型储能产业链存在的问题，分析了数智化平台对新型储能产业链发展的重要作用，介绍了数智化平台基本框架，在此基础上提出了数智化平台驱动的新型储能产业链发展模式，着重指出平台赋能下的全过程安全技术创新路径、平台驱动下的“储能+安全”产业链整合路径以及试点平台驱动下的市场推广路径三条新型储能产业发展路径。综合分析表明，数智化平台驱动的新型储能产业链发展模式和“技术创新-产业整合-市场推广”三位一体产业带动发展路径的提出，有利于加强企业深度合作，促进储能产业与消防行业和信息技术产业深度融合，实现储能产业全生命周期的动态安全防控，为储能技术的创新、产业转型和市场推广提供了新的路径参考。此外，对发展迅速的大语言模型在数智化平台中的应用进行展望，旨在推动新型储能产业与其他产业的交叉融合，提高产业智能化水平，提高产业核心竞争力。

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大数据支持下化学储能网络安全问题分析

刘嘉瑞

2025 (10): 3872-3874. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0809

摘要 ( 5 )

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化学储能系统的广泛应用带来了重要的电力资源，为国家电网升级提供了保证，但是其自身的网络安全问题也需要妥善解决。本研究针对大数据下的化学储能系统网络安全问题进行分析综述，首先重点归纳了现阶段化学储能系统的研究进展，包括主流化学储能系统的种类和化学储能系统在电力系统中的应用情况；然后整理分析了当前常规化学储能系统的内部结构，即储能电池管理系统、升压变流系统以及能量管理系统(EMS)三部分内容，最后结合大数据技术探讨了化学储能系统网络安全问题的解决策略和发展方向，希望对未来化学储能系统的研究提供借鉴。

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海上作战用电能源技术应用分析

牛嘉, 张慧敏, 张松通, 王立华, 姚佳欣, 孟闻捷, 王贵领, 邱景义, 方振华, 明海

2025 (10): 3875-3899. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0394

摘要 ( 99 )

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随着各国对海洋利益的重视以及深远海作业的需求，为了满足水面-水下各类有人/无人舰、船、艇、机器人、预置传感器等的续航时间、极端环境和复杂工况需求，尤其是高载荷快速机动、超长续航、超久预置等对战场电能源一体化保障的供电性能需求提升，亟待开发满足海上作战平台用电能源“获取-储存-传输-组网”的电能源区域一体化保障体系，实现水面-水下电能源的快速补充，或构建高效快速反应的伴随保障策略及配套供配电系统。目前应用于海上作战平台且受到广泛关注的电能源技术主要有平台动力用化学电源、长续航贮备电源、水下预置大规模储能、海洋环境机械能转化、海洋环境太阳能转化、海洋环境生物能转化、水下电能源保障区域组网等技术，随着近些年化学电源、无线传能、太阳能、波浪能、生物质能、核能等能源技术的快速发展，水面-水下区域一体化电能源保障体系的组建态势越来越明显。因此，为遴选性能更好、更匹配的能源获取、传输、储能和组网技术服务于海上作战电能源保障的迭代升级和应用创新，本文对现有海上作战电能源保障的技术最新研究进展进行了梳理，综述了各技术体系当前的发展水平、技术能力以及亟待突破的关键技术，并对未来构建水面-水下电能源区域一体化保障体系进行了分析研究。

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液态空气储能技术研究现状与展望

高远志, 殷戈, 孙雪丽, 张振明, 苏宇, 黄峰, 冯小雅, 何腾飞, 王晨, 张小松

2025 (10): 3900-3916. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0307

摘要 ( 105 )

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PDF(6291KB) ( 8 )

液态空气储能技术凭借其在提升电网稳定性方面的独特优势，正日益受到关注。本文首先介绍了液态空气储能的基本原理及其工作方式，接着综述了该技术在独立式系统、耦合式系统及多联产系统等不同应用场景下的国内外最新研究进展。目前，多个示范项目的建成投运验证了液态空气储能技术的可行性与广阔应用前景。尤其是在与液化天然气再气化、工业余热利用等其他能源系统耦合的过程中，该技术表现出显著的多能转化优势，实现了电、冷、热的高效综合利用。未来，液态空气储能技术将朝着提高系统循环效率、优化储能密度、降低成本等方向不断优化发展，并通过与其他能源系统的多能耦合模式，进一步推动其在电力系统中的大规模应用。在削峰填谷、调频调峰、平滑可再生能源输出等方面，液态空气储能有望成为支撑低碳能源系统转型的关键技术。

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分布式光伏储能系统的优化配置与运行控制研究

张媛一, 刘震宇, 孟继军, 毕圆圆, 孙文宇

2025 (10): 3917-3919. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0898

摘要 ( 8 )

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随着化石能源危机与环境污染问题日益严重，建设清洁低碳、安全高效的能源体系已是未来发展的必然趋势，太阳能资源作为一种清洁可再生能源目前已广泛应用于分布式光伏发电系统。本文首先阐述了该系统的价值，接着分析了系统优化配置与运行的制约因素，涉及光伏系统的经济性、储能系统对稳定性的影响以及电力市场政策与波动的作用。最后探讨了优化路径，旨在通过技术手段提升系统的经济性、稳定性与环保效益，为分布式光伏储能系统的高效应用提供参考。

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光伏发电系统与储能装置的协调运行

杨蒙蒙, 邓三星, 赵志峥

2025 (10): 3920-3922. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0866

摘要 ( 7 )

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光伏发电系统与储能装置的协同运行为光伏并网运行创造了条件。随着太阳能资源的开发，光伏发电的波动性特征逐渐显现，并成为影响并网运行的关键因素。将储能装置与光伏发电系统耦合，有助于实现电源侧与负荷侧的供给平衡，也为电力系统的高效稳定运行奠定了基础。从光伏发电系统与储能装置协调运行关系入手，分析了光伏-储能一体化机制在电力系统中的优势，并从功率、智能管理、容量配置、电压等层面提出了优化策略，以期为新能源开发提供有效参考。

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磷酸铁锂单体电池热失控火灾危险性

宋来丰, 郎需庆, 牛鲁娜, 焦金庆, 曲思凝, 张日鹏, 王青松

2025 (10): 3923-3933. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0375

摘要 ( 162 )

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PDF(3549KB) ( 13 )

在国家“双碳”目标的推动下，新能源产业快速发展，锂离子电池在储能领域得到广泛应用。但是，磷酸铁锂电池在发生热失控后会产生大量可燃气体，极易引燃发生火灾爆炸事故，需要对磷酸铁锂电池热失控火灾特性进行深入的探索。本工作以实验方式探究磷酸铁锂电池热失控火灾的危险性表现形式，开展了不同加热功率下的热失控实验，基于电池表面温度、热失控火焰形态、火焰温度、热通量、热释放速率等参数，分析了热失控火灾的危险程度。结果表明，磷酸铁锂电池热失控火焰形态分为射流火焰阶段和稳定燃烧阶段，最大火焰面积达到0.44 m²；热危害参数随着时间快速升高，在出现火焰72 s后热危害参数FED达到100，最大热释放速率峰值为304.4 kW，总燃烧热为(20.51±1.04) MJ。热失控火焰具有明显的推举现象，火灾危险性主要表现为高温热辐射以及电解液和可燃气体燃烧释放大量的热量。本研究深入分析了280 Ah磷酸铁锂电池的热失控火灾特性，为储能电站火灾事故的消防防控与应急救援提供理论支撑和指导意义。

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大容量磷酸铁锂电池热失控产气燃烧速率及机理研究

张宸语, 梅志刚, 胡明, 王世林, 耿学文, 王淮斌, 贺徒

2025 (10): 3934-3941. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0402

摘要 ( 84 )

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PDF(4795KB) ( 11 )

针对大容量磷酸铁锂电池热失控气体引发的火灾安全隐患，本工作通过实验与数值模拟相结合的方法，系统研究了其燃烧特性及反应机理。利用燃烧速率测试仪研究了火焰传播速度与运动形态，通过Chemkin-Pro软件模拟对燃烧体系的自由基浓度变化和基元反应敏感性开展分析。结果表明，火焰形态受到当量比的影响，在富燃区形态更加稳定，火焰速度随当量比呈单峰型变化，在当量比为1.1时峰值约56.4 cm/s，此时反应放热量与自由基浓度最高，火焰传播最稳定。另外反应体系的温度与压力变化将会影响自由基浓度分布及基元反应的敏感系数，进而影响火焰传播速度，火焰传播速度呈现随温度升高而提升，随压力升高而降低的规律。研究结果为储能电站热失控气体火灾的预防、监测及应急处置提供了理论依据，对优化储能电站安全设计与火灾抑制策略具有重要参考价值。

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不同滥用条件下钠离子电池热失控特性试验研究

吴静云, 郭鹏宇, 黄铮

2025 (10): 3942-3954. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0349

摘要 ( 175 )

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PDF(12280KB) ( 20 )

本工作系统研究了大容量钠离子电池在不同滥用条件下的热失控行为及机理。采用标称容量为185 Ah的商用方形钠离子电池为研究对象，通过加热板加热和持续充电两种方式分别诱发热失控，同时监测电池的温度分布、电压变化和膨胀力演变。试验结果表明，不同滥用条件下钠离子电池热失控过程及特性存在显著差异：①加热诱发热失控表现为局部过热触发、热量由外向内扩散的特点，温度呈现不均匀分布，电池在268.61 ℃时安全阀提前开启，最高膨胀力达1213 kPa，热失控过程相对平缓，持续约820 s；②过充诱发热失控呈现电化学不稳定性累积特征，电压从3.85 V上升至4.89 V峰值后骤降，膨胀力逐渐增至2402 kPa后安全阀才开启，导致热失控更为剧烈，伴随明火，整个过程持续约6996 s，是加热热失控持续时间的8.5倍；③在温度特性方面，加热热失控最高温度可超600 ℃且分布不均，而过充热失控温度峰值超过500 ℃且变化更具突发性；④失控后物理形态上，加热条件下电池安全阀相对完整但热面出现开裂，过充条件下安全阀处严重损坏；⑤热失控开启时间对比显示，加热工况下电池仅需597 s即开始进入热失控阶段，而过充工况下电池需经过3400 s的累积才触发热失控过程，表明不同滥用条件下热失控的起始机制存在本质差异。研究结果不仅揭示了钠离子电池热失控的触发机理与演变过程，对于理解大容量钠离子电池安全特性、优化电池管理系统以及制定热失控预警策略具有重要意义。

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钛系金属氢化物储氢反应器的设计和吸放氢过程数值研究

袁思哲, 刘宇豪, 赵长颖

2025 (10): 3955-3967. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0353

摘要 ( 213 )

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钛系储氢合金因其高室温体积储氢密度、快速吸放氢响应、低吸放氢压力、资源丰富及优异的可逆性，成为储氢领域的重要研究方向。然而，目前针对钛系金属氢化物储氢反应器吸放氢速率调控机制的研究较为有限。为优化吸放氢性能，本工作设计了一种便于拆装和填料的高换热性能钛系金属氢化物储氢反应器，并基于压力-组成-温度(P-C-T)曲线拟合TiFe_0.8Mn_0.2的吸放氢动力学参数，建立了流动、传热和化学反应多物理场耦合的三维仿真模型，准确模拟了不同温度条件下的吸放氢动力学行为。基于该模型，本工作系统研究了氢气进出口压力、隔板间距、换热流体入口温度和流速等关键参数对吸放氢性能的影响。结果表明，在氢气进口压力为3 MPa、初始孔隙率为0.4、隔板间距为d、冷却流体量纲为1温度为0.083的条件下，饱和吸氢后反应器的体积储氢密度可达55.4 g/L，在量纲为1时间为0.219时金属氢化物反应分数达到0.95，具有较高的能量密度和反应速率；在氢气出口压力为0.3 MPa、隔板间距为d、加热流体无量纲温度为1的情况下，反应结束时放氢量达到饱和吸氢量的88.6%，量纲为1时间为1时放氢量为饱和吸氢量的84.8%，为大型储氢装置的设计提供了重要指导。

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基于LOF和数据时空特征的异常锂电池实时检测

刘怡青, 王浩, 陆玲霞, 李昊展, 闫旻睿, 于淼

2025 (10): 3968-3981. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0318

摘要 ( 140 )

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储能系统中的电池模组运行状态复杂，准确识别异常锂电池对于系统的安全性和稳定性至关重要。针对传统异常检测方法存在的实时性不足和对异常样本依赖性强等问题，本工作提出一种融合局部离群因子与电池运行数据时空特征的无监督异常检测方法。该方法充分考虑了电池模组内的单体一致性和运行数据的变化，无需预训练即可实现高效、实时且准确的异常锂电池识别。具体包括：设计基于Cornish-Fisher展开式的分布校正方法以计算自适应阈值；采用滑动窗口机制对储能电站采集的连续数据流进行分段处理，构建动态数据片段，以提升模型对突发异常的响应能力；利用LOF算法对窗口内的时序数据进行局部密度分析，识别密度显著偏低的离群点，实现无监督异常检测。数据集3920~3960时间段的异常检测对比实验结果表明，本方法相较于K-means聚类、隔离森林、香农熵、自编码器等方法，准确识别出了异常的电池155和电池364，检测结果与人工标注完全一致，未出现任何误报或漏检，且所需检测时间最短(平均0.0106 s)，展现出优异的通用性与工程适应性。

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半固态与液态电解质大容量电池热失控产热产气特征对比

陈晔, 李晋, 储玉喜, 马畅, 卓萍

2025 (10): 3982-3989. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0371

摘要 ( 121 )

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以固态电解质替代传统的液态电解质是锂离子电池本质安全水平提升的重要手段。为了探讨电解质固态化后大容量锂离子电池热失控产热产气特征改善情况，本工作将已商业化应用的磷酸铁锂体系半固态电解质电池(LFP-SS)与液态电解质电池(LFP-L)和三元体系液态电解质电池(NCM523)进行了对比研究。结果表明，LFP-SS的热失控起始温度未超过220 ℃而最高温度超过470 ℃，热安全性能略差于LFP-L；LFP-SS热失控后的单位容量产气量为0.541 L/Ah，高于LFP-L，但两种电池热失控产生混合气体各组分比例未有明显差异，且LFP-SS电池的爆炸极限范围更窄；与45 Ah半固态电解质软包磷酸铁锂(LFP)电池相比，LFP-SS大容量电池的热失控危害增强，但爆炸风险降低；NCM523电池的热稳定性和热安全性明显低于LFP电池，单位容量产气体积是LFP电池的3.4~4.2倍，但产生混合气中的氢气比例约为LFP电池的1/2，爆炸极限范围亦窄于LFP电池。

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锂离子电池表面形变影响因素分析及在热失控预警中的应用

郭翠静, 褚永金, 刘庆

2025 (10): 3990-3995. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0599

摘要 ( 10 )

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储能是新型电力系统的重要组成部分，在实现碳达峰碳中和过程中扮演重要角色。锂离子电池在电、热、机械等内外部诱因影响下遭遇极端滥用，可能引发电站的燃烧或爆炸。长期以来，基于电池温度、气体、内阻、电压特征的锂离子电池储能安全预警技术研究受到广泛关注。本工作搭建了电池过充热失控多参量测试平台，研究方壳磷酸铁锂电池单体过充热失控过程中电压、温度与形变变化特征。结果表明：方壳磷酸铁锂电池单体大面较侧面更早探测到形变发生，由于试验中夹具的使用限制最后变形量大面小于侧面；方壳磷酸铁锂电池单体上侧传感器能够更早地发生变化；方壳磷酸铁锂电池单体形变监测相较于温度监测预警时间提前100 s，在防范储能电站事故发生及故障规模扩大方面发挥一定作用，同时为储能电池故障处理预留更多的时间。该方法为储能用锂离子电池的安全预警提供了一种新的方向，为后期储能工程应用提供了更进一步的技术支撑。

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基于IFFRLS-IMMUKF的商用车磷酸铁锂电池SOC估算

吴华伟, 何成泽, 洪强, 周小高, 李明金, 顾亚娟

2025 (10): 3996-4008. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0194

摘要 ( 154 )

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荷电状态(SOC)作为电动汽车剩余容量的表征参数，它的准确预估可以保障电动汽车的安全可靠性。针对复杂环境下电池SOC难以精确估算的问题，本工作基于动力电池特性构建了等效电路模型，并对电池模型状态方程进行了离散化的推演，在获得离散化状态方程的基础上，将金豺优化算法与遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)相结合提出了改进遗忘递推最小二乘法对电池模型进行了参数辨识。同时，联合交互式多模型无迹卡尔曼滤波(IMMUKF)算法对电池SOC进行估算，并在对常温和高温条件下的动态应力(DST)和联邦城市驾驶工况(FUDS)进行试验验证。结果表明，基于IFFRLS-IMMUKF的锂电池SOC估算方法，其平均绝对值误差在0.8%之内，对磷酸铁锂电池有较高的SOC估算精度。

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全固态锂金属电池力-电耦合膨胀行为机理

韩梦辉, 张华, 吴竞, 孙新睿

2025 (10): 4009-4019. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0271

摘要 ( 192 )

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全固态锂金属电池(ASSLMBs)的膨胀行为引起其内部固-固界面失稳，是导致其循环稳定性差的主要原因之一。适当的堆叠压力可以增加ASSLMBs中电极与固态电解质(SE)之间的接触，显著提高电池结构完整性。然而，初始堆叠压力使得电池在充放电过程中的变形空间有限，而巨大的体积膨胀容易导致电池内部出现机械损伤。为此，建立了一个二维轴对称力-电耦合的均质电池模型，分别采用NCM811材料作为正极，Li₆PS₅Cl为固态电解质，锂金属为负极，将电池模型限制在充放电初始的空间内以探究调节电池内部影响膨胀应力的因素。结果表明，较低杨氏模量的正极能够明显缓解膨胀应力的增加，采用300 MPa杨氏模量的正极可以将电池在充放电过程中的最大膨胀应力降低为2.89 MPa，正极最大应力为12.5 MPa；改变锂金属负极的厚度(20~200 μm)可以将SE-负极界面处的锂沉积引起的巨大体积应变通过锂金属形变来减轻，使负极的体积应变有效降低，进一步减少充电过程中产生的膨胀应力。讨论结果有力地解释了影响电池充放电过程中内部膨胀应力产生的主要因素，并为下一代ASSLMBs的制造提供了良好且可行的设计方案。

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火焰法原位改性不锈钢电极及其电催化析氧反应的研究

白智群, 沙微浩, 苗津源, 谢鳌, 林峻如, 万平玉, 唐阳

2025 (10): 4020-4026. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0292

摘要 ( 10 )

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本研究发展了一种基于火焰燃烧的“一步成型”原位改性策略，在316L不锈钢表面原位构筑多孔NiFe复合氧化物催化层(NiFe/316L)，实现了析氧反应(OER)催化剂活性与工业稳定性的协同优化。通过高温火焰氧化耦合及快速冷淬，实现合金相分离与分级造孔，形成具有连续多孔结构的多孔界面；X射线光电子能谱(XPS)证实电极表面Ni，Fe，O元素共存，并均匀地分布在电极表面。在1 mol/L KOH中，电极表现出优异OER活性，10 mA/cm²下过电位为256 mV，Tafel斜率为40.8 mV/dec，电化学活性面积为141 cm²，较基底提升7倍，电荷转移电阻(R_ct)从基底的202.9 Ω降至3.36 Ω。在模拟工业条件(30% KOH，80 ℃)下，1000 mA/cm²电流密度持续运行100小时后，电极性能未有明显衰减，稳定性优于多数报道的非贵金属催化剂。本研究为工业级OER电极开发提供了高效、低成本的解决方案。

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基于拓扑优化的相变储热单元快速熔化传热结构设计

谢鑫, 薛新杰, 赵长颖

2025 (10): 4027-4036. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0352

摘要 ( 182 )

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相变储热是利用材料在相变时吸收/释放大量相变焓进行储/放热的储能技术，具有储能密度大、温度变化小、体积占用小等优势。本工作将拓扑优化与相变储热结合，以管壳式相变储热单元为研究对象，通过无量纲化控制方程建立了优化计算的数学模型，讨论了材料热扩散率之比、Stefan数以及自然对流效应对肋片结构的影响。对拓扑优化结果进行几何重构，并与普通直肋结构和未经重构设计的优化结构进行数值模拟和比较分析。结果表明，自然对流效应对拓扑优化设计结果的影响显著，导热设计与对流设计表现出明显差异化的肋片结构。降低热扩散率之比或增大相变材料的Stefan数都能促进肋片结构的径向生长。对5种肋片结构的模拟结果表明，拓扑优化设计明显提升了储热单元的换热效率，对流设计使模型平均无量纲温度达到0.9的时间缩短了30.1%，材料完成相变所需时间缩短了50.8%。此外，导热设计和对流设计在不同的应用场景和储能目标下具有各自的优势，应根据实际需求选择。本工作对相变储热装置的优化设计提供了一定的参考。

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超级电容器放电循环过程中的热能分析与虚拟仿真技术

武雪芳, 刘玲惠

2025 (10): 4037-4039. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0810

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超级电容器是一种现代化物理储能设备，具有高功率寿命长等优势。然而在其充放电的过程中，可能会因为内部电阻问题产生过高的热量，导致自身温度大幅度上升，影响其寿命和性能。对此本文详细探讨了超级电容器的工作机理，包括其结构特征、应用特征以及热产生机制。通过热能分析，评估了超级电容器在充放电过程中的温度分布、升温速率及热应力等热效应。进一步，本文介绍了利用MATLAB或Simulink环境进行虚拟仿真分析的方法，包括建立等效电路模型、参数设置及仿真结果分析。仿真结果表明，超级电容器在充放电循环中温度变化显著，需采取有效热管理措施以控制温度。本研究为超级电容器的热能管理和性能优化提供了新的视角和方法。

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基于储能技术的轨道电车能源回收与控制策略

马斌, 张宾, 韩锦立

2025 (10): 4040-4042. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0835

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本文深入探讨了基于储能技术的轨道电车能源回收与控制策略。通过分析轨道电车的运行特点和能耗情况，阐述了能量回收的原理和技术手段，详细论述了不同储能装置的特性及其在轨道电车中的应用。同时，提出了一套完整的能源回收与控制策略框架，包括能量管理策略、充放电控制策略以及系统协调与优化等方面，旨在提高轨道电车的能源利用效率，降低运营成本，实现可持续发展。

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基于专利分析的中美车用锂离子电池技术创新发展比较研究

蔡艺生, 靳文婷

2025 (10): 4043-4053. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0259

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分析中美两国在车用锂离子电池技术方面的专利信息，有助于把握该技术的创新发展国际主流趋势以及中国在国际竞争中所处的位置，能为中国相关技术、产业实现高质量发展和高水平安全提供参考。本文以检索自incoPat数据库的专利信息为分析对象，从专利的数量、质量、技术领域及热点角度对比分析中美两国车用锂离子电池技术创新发展情况。中国在研发成果数量上追赶美国的效果尤为明显，但成果质量上的追赶效果略为逊色，在基础核心技术掌控情况、成果市场价值等方面，与美国相比仍有一定差距。中美在技术生命周期上各有优势，中国能否在中短期内实现关键核心技术突破，是影响两国未来竞争格局的关键。两国对车用锂离子电池的关键核心技术都投入大量研发资源，但两国的技术研发热点和侧重追求的技术目标有所不同。最后，从三个方面对中国相关技术、产业的发展提出建议。

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“新工科”背景下储能方向研究生学科交叉培养模式探索与实践

李孟涵, 刘晓日, 吕培召, 饶中浩

2025 (10): 4054-4064. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0437

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随着储能专业人才培养规模的不断扩大，储能领域研究生培养的重要性也日益突出。针对储能专业人才培养尤其是研究生培养学科交叉的鲜明特征，本文结合国内其他高校人才培养现状和储能产业的发展需求，聚焦目前存在的人才培养学科交叉性和国际化程度不足、资源共享机制不完善等问题，以河北工业大学为例，介绍了学校在储能方向研究生学科交叉培养模式上的探索和实践。实践探索表明，该培养模式通过组建跨学科导师团队并实施多导师联合指导机制, 优化典型课程的教学团队并在教学内容中融入交叉学科知识和前沿动态，建立学科交叉的学术研究体系和分阶段工程实践机制，搭建融合多个学科实验仪器和通用软件的资源共享平台等多种方式，可显著提升储能方向研究生的跨学科创新能力、工程实践能力、沟通合作能力以及前沿洞察力，为其他高校和研究机构储能方向研究生的培养提供参考。

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