储能科学与技术

石墨烯基超级电容器研究进展

杨德志, 沈佳妮, 杨晓伟, 马紫峰

2014 (1): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.001

摘要 ( 697 )

PDF(10847KB) ( 705 )

超级电容器是最具应用前景的电化学储能技术之一.目前,超级电容器的研究重点是提高能量密度和功率密度,发展具有高比表面积,电导率和结构稳定性的电极材料是关键.石墨烯因具有比表面积大,电子导电性高,力学性能好的特点而成为理想的电容材料,但石墨烯的理论容量不高,在石墨烯基电极制备过程中容易发生堆叠现象,导致材料比表面积和离子电导率下降.因此,发展合适的制备方法,对石墨烯进行修饰或与其他材料形成复合电极材料是一种有效解决途径.本文对石墨烯基电极及其在双电层电容器,法拉第准电容器和混合型超级电容器中的应用的研究进展进行归纳,重点介绍了石墨烯凝胶薄膜电极的制备过程,以促进石墨烯基电极在超级电容器构筑中应用.

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水系锂离子电池电极材料研究进展

刘未未, 王保峰, 李磊

2014 (1): 9-12. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.002

摘要 ( 978 )

PDF(13195KB) ( 497 )

水系锂离子电池是以水溶液为电解质的二次电池,它克服了传统有机体系电池电解液昂贵,有毒,易燃,离子电导率低,制作成本高等缺点,成为继风能,太阳能后最具发展潜力的绿色能源之一.本文归纳了近年来国内外水系锂离子电池正负极材料的研究进展,介绍了各种电极材料存在的主要问题(如电极材料在电解液中的溶解,电解液中质子活性大导致电极材料发生副反应等)以及改性方法,并提出对电极材料进行修饰是水系锂离子电池未来的发展趋势.

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锂电池热点论文点评(2013.10.1--2013.11.30)

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

2014 (1): 21-29. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.003

摘要 ( 509 )

PDF(9795KB) ( 312 )

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10月1日至2013年11月30日上线的锂电池研究论文,共有628篇,因从上月起Web of Science不提供按文章上线时间的查询功能,本期搜索可能遗漏偏多,因此文章总篇数偏少,我们仅选择其中75篇加以评论.层状氧化物正极材料的研究包括充放电循环过程中的结构衍变以及表面改性研究,高电压尖晶石结构LiNi_0.5M_1.5O₄材料的研究偏重于掺杂和表面改性,尖晶石LiMn₂O₄的工作包括改变前驱体和优化合成条件的研究,聚阴离子正极材料的研究偏重于高电压材料,负极研究以硅基负极材料为主,还包括钛酸锂,硬碳材料和合金化负极等.电解质的研究包括聚合物固体电解质,无机固体电解质以及锂盐特性分析.锂空气电池研究论文有多篇,电池分析方面包括热模型,寿命模型和阻抗分析等.理论计算包括力学分析,扩散过程和界面分析等.

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储能飞轮转子用金属材料的研究现状

孔德群, 裴艳敏, 邢立业, 崔焘, 李珍

2014 (1): 30-35. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.004

摘要 ( 720 )

PDF(6316KB) ( 690 )

飞轮储能是利用高速旋转的转子来储存能量,是一种理想的绿色环保储能方式,高效清洁且寿命持久.由于储能飞轮的储能密度与比强度呈正比的关系,因此开发与制备新型高比强度材料的飞轮转子是提高其储能能力的重要途径.作者叙述了储能飞轮用金属材料的发展历程与应用现状:储能飞轮的研制初期一般采用储能密度较低的金属转子,目前储能飞轮的研究重点已转到密度低而强度高的复合材料飞轮,其最优的转子形状具有沿半径方向中间薄,两端厚的特征,以获得更高的储能密度.阐述了金属转子与轮毂的铸造,锻造,机加工,热处理以及质量检验等加工工艺的研究现状.储能飞轮转子用金属材料的发展最终取决于超高强度钢及合金的开发与研究,如超高纯冶炼技术的发展,热处理工艺的优化等.

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镁/氢化镁储热系统放热过程优化分析

沈丹, 赵长颖

2014 (1): 36-41. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.005

摘要 ( 802 )

PDF(4848KB) ( 553 )

基于镁/氢化镁热化学储热系统,建立了二维非稳态数学模型.对吸氢放热过程中的传热传质现象进行了数值模拟,主要研究了壁面温度和反应床当量导热系数对系统反应速率的影响.结果表明,放热过程中存在最佳的壁面温度使反应速率达到最快,过高或者过低的壁面温度都将使反应床的温度偏离理论上的最佳值,从而降低反应速率.针对不同当量导热系数的反应床,最佳壁面温度也不相同;反应床的当量导热系数并非越大越好,应该根据具体的边界温度以及氢气压力情况进行合理的选择以获得最佳的反应速率.

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从波音787电池事故分析大型动力电池组的安全性

方谋, 赵骁, 陈敬波, 尚玉明, 李建军, 何向明, 毛宗强

2014 (1): 42-46. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.006

摘要 ( 834 )

PDF(8746KB) ( 384 )

日本航空公司的JA829J次航班的蓄电池燃烧事故,是一起典型的由内短路引发的锂离子蓄电池热失控在电池模块内部的单体电池之间相互传递从而导致连锁反应的安全事故.本文通过对这起热失控引发的安全事故进行案例分析来揭示热失控的典型特征以及关键性的影响因素,针对这起事故暴露出的问题提出改善大型锂离子动力蓄电池模块安全性的相关建议.

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基于储能系统提高风电外送能力的经济性研究

杨玉龙, 李军徽, 朱星旭

2014 (1): 47-52. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.007

摘要 ( 537 )

PDF(5064KB) ( 642 )

在大规模风电并网过程中输电容量不足造成的弃风损失越来越严重的情况下,分析了影响输电容量大小的因素,提出了利用储能系统提高风电外送能力的优化方法,建立基于储能系统的输电线路效益经济评估模型,综合考虑了风电的输送需求,输电工程成本,输电运行效益,储能投资成本以及可能阻塞弃风损失等因素,提出了以综合效益最大为目标的输电线路储能系统配置方法.针对某省大型风电基地,利用本文提出的模型及方法对风电场配置储能设备以改善输电容量受限情况,算例结果验证所建模型及方法的合理性,并分析了储能价格等因素对储能系统配置结果的影响.

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锂离子电池基础科学问题(VII)----正极材料

马璨, 吕迎春, 李泓

2014 (1): 53-65. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.008

摘要 ( 1605 )

提高锂离子电池正极材料的综合性能以满足其对能量存储日益提高的要求,一直是锂离子电池领域最重要的研究方向.目前的正极材料主要基于层状结构,尖晶石结构以及橄榄石结构,采用这些材料的锂离子电池可以基本满足消费电子,电动车辆,规模储能等要求.本文小结了目前广泛使用的锂离子电池正极材料的性能特点,讨论了当前正极材料的研究和发展状况.

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液流电池理论与技术----PVDF质子传导膜的研究与应用

李冰洋, 吴旭冉, 郭伟男, 范永生, 王保国

2014 (1): 66-70. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.009

摘要 ( 1093 )

PDF(5439KB) ( 727 )

全钒液流电池(VRFB)是一种大规模蓄电储能设备,在可再生能源利用和节能技术领域将发挥重要作用,该过程所需的质子传导膜要具备优良的导电性,阻钒性,稳定性以及合理的成本.该研究突破以往离子交换膜的概念限制,提出利用纳米尺度孔径膜材料的"筛分"效应,满足全钒液流电池对隔膜综合性能的需求.首次提出分子间亲水/疏水相互作用诱导高分子溶液相分离的成膜原理,通过在疏水性高分子溶液中引入亲水性单体聚合形成的低聚物方式,调控铸膜液中分子间相互作用和相分离过程动力学,制备纳米尺度的高稳定性多孔膜.在大量科学研究工作基础上,完成工业规模的制膜工艺放大和批量化生产,所制聚偏氟乙烯(PVDF)质子传导膜面积为800 mm×900 mm,厚度在60~150 μm之间可调,电导率达到3×10^-2 S/cm.利用自制膜装配成8 kW的电堆,其能量效率达到72%,基本满足全钒液流电池产业化发展需求.

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风场配套用全球最大全钒液流电池储能系统

刘宗浩, 张华民, 高素军, 马相坤, 刘玉峰

2014 (1): 71-77. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2014.01.010

摘要 ( 1368 )

PDF(9675KB) ( 653 )

风力发电具有明显的随机性,间歇性,不可控性和反调峰特性,风力发电的大规模并网给电网调峰和稳定,安全运行带来了巨大压力,造成弃风限电现象愈加严重,严重影响了风力资源的有效利用和经济效益.全钒液流电池储能电站在能量管理系统的调度下,对风力发电输出功率进行平滑,配合风电场功率预报系统,提高风电场跟踪计划发电能力,改善了风电场并网电能质量,降低了对电网的冲击与影响,同时也提高了风电场输出功率可控性,有利于提高电网对风电的接纳能力.国电龙源卧牛石风电场配套的5 MW/10 MW∙h全钒液流电池储能系统为目前世界上最大规模的全钒液流电池储能系统.本文介绍了该全钒液流电池技术特点和储能系统的设计,成组方案及功能,并对储能技术在可再生能源发展中的作用进行了展望.

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2013年储能政策和产业盘点

张静, 岳芬, 俞振华, 来小康, 张华民, 陈海生, 王子冬

2014 (1): 78-80.

摘要 ( 340 )

PDF(2674KB) ( 619 )

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