储能科学与技术

本期中英文目录

2020 (S1): 0-0.

摘要 ( 188 )

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铜箔对动力锂离子电池性能的影响

高蕾, 孟玉凤, 颜琪斌, 杨慧

2020 (S1): 1-6. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0097

摘要 ( 773 )

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本工作研究了微观形貌不良的铜箔对于动力锂离子电池性能的影响。通过扫描电镜对比结果发现，不良铜箔表面有斑点状裂纹。采用不同铜箔制作试验电池，分析了电池的电化学阻抗谱(EIS)、低温、常温以及循环性能。根据EIS拟合结果，不良铜箔和正常铜箔试验电池的欧姆阻抗分别为31.95 mΩ和11.78 mΩ。不良铜箔的低温倍率性能以及循环性能明显低于正常铜箔。通过剖析发现，不良铜箔制作的新鲜负极片以及电池解剖后的负极片，都有严重的极膜脱落现象。

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碳纳米材料改性LiFePO₄及其电化学性能

狄方, 杨浩淋, 邢天宇, 赵小平, 张砚秋, 李莉香, 安百钢

2020 (S1): 7-12. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0218

摘要 ( 451 )

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利用碳纳米管(CNTs)一维纤维结构和良好的导电能力，以聚吡咯包覆碳纳米管(PPy@CNTs)热转化形成的氮掺杂碳纳米管(NCNTs)为导电增强剂，将NCNTs与炭包覆LiFePO₄(C@LFP)复合以使商业LiFePO₄电极获得更优异的电化学性能。首先采用葡萄糖热解方法，制备C@LFP，再使NCNTs均匀分布在C@LFP间，制备炭包覆和氮掺杂碳纳米管改性磷酸亚铁锂NCNTs-C@LFP。分别利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)对样品晶体结构组成分析和微观结构形貌进行观察。NCNTs均匀分布于LFP颗粒之间，并且制备工艺没有改变LiFePO₄晶体结构。通过物理吸附仪对样品的孔结构进行分析，NCNTs-C@LFP的比表面积和利于离子传输的中小孔体积也较纯LFP明显提高。采用电化学技术进行半电池测试，结果表明，炭包覆有效提高了LiFePO₄粒子导电能力，而一维NCNTs进一步提高了LiFePO₄粒子间的导电性。NCNTs-C@LFP电荷传递阻抗较LFP降低了5倍。在0.1 C倍率放电条件下，NCNTs-C@LFP比容量达165 mA·h/g，较商业LiFePO₄(125 mA·h/g)提高32%。1 C倍率100次充放电循环，NCNTs-C@LFP容量保持率为94%。利用碳包覆层和氮掺杂碳纳米管构筑三维导电网络的简单技术路线，可有效改善LiFePO₄电化学性能。

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Water-in-salt电解液研究进展

朱佳静, 高筠

2020 (S1): 13-22. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0263

摘要 ( 1034 )

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电解质是电化学能量存储(EES)设备的重要组成部分之一，在器件性能上起着决定性作用。在种类繁多的电解质中，water-in-salt(WIS)电解液凭借独特的溶剂配位能力将水溶液的电化学稳定窗口拓宽到了3.0 V以上，同时具备水系电解液安全、低成本以及绿色环保等优势，未来发展前景十分广阔。综述了国内外关于WIS电解液的最新研究进展，主要从电解质盐、电解质添加剂、WIS电解液在电化学上的应用及面临的问题与挑战四个方面进行了介绍。针对电解质盐着重描述了其中基于磺酰亚胺的几种常见氟化盐和乙酸钾、乙酸钠及乙酸锂等乙酸盐，分析了通过以单一盐或多盐形式配制的WIS电解液对超级电容器和电池的电化学性能的影响。对于引入的电解质添加剂，主要是包括乙腈(AN)、碳酸二甲酯(DMC)及碳酸丙烯酯(PC)等有机溶剂，简单介绍了离子液体和羧甲基纤维素(CMC)作为助溶剂对电极材料性能的提升。WIS电解液的应用主要围绕在一些常规电解质中无法使用或者性能较差的电极材料，还有其衍生出来的solvent-in-salt体系进行说明。最后，提出了目前WIS电解液面临的问题与挑战以及此类电解液的研究方向。

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基于退役电池梯次利用的源-储容量优化配置

解坤, 姜成龙, 吴亮璇, 常宏, 樊彬, 陈立铎, 温浩然

2020 (S1): 23-30. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0183

摘要 ( 363 )

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本工作以某地区主动配电网中的风光储为研究对象，依托所筛选出来的退役动力电池进行合理组合，建立了以全系统成本、系统负荷缺电率和新能源弃电率为优化目标的分布式电源和储能系统的容量配置模型，采用改进的和声搜索算法进行求解。通过算例仿真分析，验证了所制定的退役电池管理策略的合理性和改进以及声搜索算法的有效性，并且将分布式电源和储能系统同时优化配置，既能够有效支撑配电网络运行、提高能源利用率，又能够降低经济配置成本。

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FSEC赛车动力电池箱内部结构布置与优化设计

沈剑, 黄碧雄, 谢兆康, 李嘉寅, 刘宁宁, 贾志强

2020 (S1): 31-38. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0141

摘要 ( 772 )

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在中国大学生电动方程式大赛(简称FSEC)中，动力电池箱作为赛车的核心，其内部的结构布置与整体设计尤为重要。在选取新箱体材料的基础上，利用Simulink对赛车进行动力系统仿真确定电池模组容量，然后用CATIA对赛车动力电池箱内部各部件进行精确建模，并且通过ANSYS对电池箱产热散热进行分析，最后再利用CATIA电池箱进行整体设计并优化内部布置。并对成品电池箱进行强度、散热、动力性、耐久性等试验测试，验证了设计的有效性。通过以上过程在确保动力电池系统的散热效率及可靠性和安全性的基础上，改进了动力电池箱内部结构的布局使得动力电池箱的空间利用率大大提高，电池包成组效率达到了0.723，实现了对动力电池包乃至整车的轻量化设计。

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源网荷储互动调控对降低可再生能源发电弃电率的应用分析

陆克, 李海山, 孟琳

2020 (S1): 39-44. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0201

摘要 ( 499 )

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可再生能源发电装机容量快速增加，可再生能源发电的弃水率、弃风率、弃光率维持在高位，而通过源网荷储互动调控对可再生能源、电网、储能和柔性可控负荷的一体化协调控制，可以有效减少可再生能源电站的弃水率、弃风率、弃光率，提升可再生能源的利用效率。首先论述了可再生能源发电的特性，然后探讨了储能系统和柔性可控负荷的应用特点；并建立源网荷储互动控制模式，最后提出快速、有效增强源网荷储的控制与调节性能的控制策略，最大限度的降低可再生能源发电的弃电率。

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电动汽车储能V2G模式的成本与收益分析

杨捷, 郭凡, 曹子健

2020 (S1): 45-51. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0336

摘要 ( 850 )

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2019年中国的石油对外依存度比例为72%，同时机动车尾气排放也是造成空气污染的重要来源。基于这样的现状，推进交通领域的电气化进程，对中国的能源转型具有重要的战略意义。根据国家信息中心统计数字，2019年中国电动汽车(包含纯电动汽车与混合动力汽车)销量达到了120万辆，是全球最大电动汽车市场。随着电力电子技术的不断进步，将电动汽车作为一种新型的储能设施，通过V2G模式(vehicle to grid)实现与电网之间的电能量双向流动，可以成为提高电网调节能力与供电可靠性的一种重要方式。本文对V2G在电网的应用进行了梳理，并基于目前的电价政策以及动力电池成本，对V2G服务的提供主体参与各类应用的收益和成本基于算例进行了分析。V2G模式的经济性受电价政策影响很大，并且与电力现货市场以及配套的辅助服务市场的成熟度相关。未来V2G的推广还有赖于合理的电力市场准入门槛和电价补偿机制的设计。

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储能技术在军事领域中的应用与展望

王旭东, 尹钊, 刘畅, 张华良, 徐玉杰, 陈海生, 周学志

2020 (S1): 52-61. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0207

摘要 ( 919 )

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先进储能技术与设备已成为现代高科技战争中必不可少的一部分。当前形式多样的储能技术快速革新，在多种军事领域中得到广泛应用的同时，不断引领军事装备升级，甚至改变战场格局。本文针对陆战、海战、空战、太空战、网络战、打击以及后勤保障等军事领域，主要以储电、储热及储氢等储能技术为研究对象，广泛调研外军在储能技术方面的计划部署以及具体应用案例，展望军事储能技术未来发展趋势，并为我国军事储能发展提出建议。

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太阳能光热转换稠油热采关键技术

杜明俊, 敬加强, 张志贵, 李金帅, 尹然

2020 (S1): 62-69. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0047

摘要 ( 635 )

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为了推动太阳能光热转换稠油热采技术发展，降低开发成本。针对塔式太阳能光热转换稠油热采关键技术开展系统研究。论证了我国稠油主产区开展太阳能光热转换技术应用的可行性；给出了塔式太阳能光热转换稠油热采的系统构成；优选了蓄热储能材料；重点研究了聚光集热系统、蓄热储能系统及蒸汽发生系统的关键设备选型及设计要点，综合比选了光热转换技术与注汽锅炉的技术经济性。研究表明：二元混合硝酸盐可作为光热转换稠油热采的储能材料；循环对流式调节阀是集热系统重要部位的首选类型；优化vs1型熔盐泵可满足冷热熔盐运行要求；双壁夹套熔盐储罐可消除主要风险是今后的主流设计；高温基础隔热设计应确保基层混凝土温度不超过70 ℃；预热器＋蒸汽发生器＋过热器组合换热可满足稠油热采需要的蒸汽指标；加强各单元设备材质的优选是确保整个系统安全运行的关键。

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空压机喘振现象及防喘技术浅析

刘石, 黄正, 胡亚轩, 杨毅, 高庆水, 张楚, 翁洪杰, 安然然, 李德波, 杜胜磊, 刘志刚

2020 (S1): 70-77. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0184

摘要 ( 716 )

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为预防和解决核心关键部件空压机正常工作的最大不利固有因素——喘振现象的影响，本文通过对国内外相关文献的调研和探讨，分析压缩机喘振发生的参数变化和硬件诱因并进行定性说明，指出压缩机喘振现象的外在表现特征，明确喘振发生位置不确定且系统尺寸结构对喘振行为有较大影响，并对经验判定临界值B进行说明。总结提出硬件和软件防喘技术措施，阐述了基建和扩压器、叶轮、外壳等硬件结构对喘振影响进而指出对应的防喘措施和实施效果。通过图形和公式分别介绍固定极限流量法、变极限流量法和主动控制法等软硬件结合防喘振技术的原理，对比分析这几种技术的优势和特点以及可起到的作用，并对喘振检测的技术手段进行总结分类。最后对计算流体力学(CFD)技术进行了重点介绍，总结预测未来防喘振技术发展趋势。综合分析认为利用CFD结合主动控制防喘振技术会在将来发挥更加重要的作用，将帮助失速和喘振研究从定性接近定量，并实现压缩空气储能的空压机高效设计研发和正常高性能运行。

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固态核磁共振在电池材料离子扩散机理研究中的应用进展

张恒瑞, 沈越, 于尧, 黄云辉, 陈立桅

2020 (S1): 78-94. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0317

摘要 ( 709 )

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本文首先对固态核磁共振的基本原理进行了介绍，重点介绍了魔角旋转和交叉极化这两种可以减弱甚至消除核自旋体系中的部分相互作用以提高核磁共振谱图分辨率的方法。在此基础上，进一步总结了几种获取离子动力学信息的固态核磁共振技术，包括脉冲梯度场核磁共振、中心跃迁线宽分析、弛豫时间分析、二维交换核磁共振和自旋阵列回波核磁共振等。进一步地，本文针对不同研究对象，对这几种技术的适用范围进行了相应的介绍，并列举了一系列典型案例，比如固态核磁在锂离子电池负极材料、正极材料、LISICON型、Thio-LISICON型、NASICON型，石榴石型以及固态复合电解质材料中的离子扩散动力学分析，并比较了不同技术之间的优缺点。论文的最后部分对固态核磁共振技术在电池材料离子扩散机理研究中的应用进行了总结，并对其未来的发展作出了展望。

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