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    2022年, 第11卷, 第5期 刊出日期:2022-05-05 上一期    下一期
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    摘要 ( 56 )   PDF(3121KB) ( 265 )  
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    热点点评
    锂电池百篇论文点评(2022.2.12022.3.31
    乔荣涵, 岑官骏, 申晓宇, 田孟羽, 季洪祥, 田丰, 起文斌, 金周, 武怿达, 詹元杰, 闫勇, 贲留斌, 俞海龙, 刘燕燕, 黄学杰
    2022 (5):  1289-1304.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0209
    摘要 ( 306 )   HTML ( 135 )   PDF(845KB) ( 897 )  

    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2022年2月1日至2022年3月31日上线的锂电池研究论文,共有3128篇,选择其中100篇加以评论。层状正极材料的研究集中在高镍三元材料、镍酸锂、钴酸锂和富锂相材料,其相关研究关注表面包覆层、前驱体及合成条件、循环中的结构变化。负极材料的研究重点包括对硅颗粒的包覆,具有三维结构的硅/碳、硅/锡复合材料。金属锂负极的界面构筑及三维结构设计受到重点关注和研究。固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物与氧化物固体电解质复合材料的合成以及相关性能研究。液态电解液方面包括适应高电压正极材料及提升金属锂负极、石墨负极电池性能的添加剂与溶剂研究。针对固态电池,复合正极制备、双层电解质结构、锂界面枝晶及副反应抑制有多篇,其他电池技术主要偏重液态锂硫电池正极设计。表征分析涵盖了锂扩散、SEI形成、硫化物电解质的电化学与化学稳定性等方面。理论模拟工作涉及三元材料掺杂、电解液物化性质以及新型固态电解质搜寻,电池中电解液与正负极的界面以及固态电解质与Li的界面均受到重点关注。

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    储能材料与器件
    轻度过放模式下钛酸锂电池性能及热安全性
    汪红辉, 吴泽钦, 储德韧
    2022 (5):  1305-1313.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0534
    摘要 ( 221 )   HTML ( 53 )   PDF(4425KB) ( 218 )  

    钛酸锂(LTO)电池因其优良的循环寿命、倍率性能和热安全性而备受青睐,然而关于电滥用和热滥用等对其电化学性能和热安全性的影响报道较少。本文以某商用圆柱形18650钛酸锂电池为实验对象,利用电化学工作站和加速量热仪(ARC)研究了以不同倍率的电流对钛酸锂电池进行轻度过度放电的工况(0.5 C、1 C、2 C、5 C、1 C 100圈循环)下其电学性能和热安全性特征。此外还进一步采用了“top-down”方式将上述电池拆解并分离出正负极材料,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)从微观角度剖析电极材料结构的变化。实验结果表明:①5 C及以下倍率单次过度放电对钛酸锂电池内阻的影响可忽略,而多次过放循环会大大加速电池的老化,表现为能量保持率快速下降和内阻增加,然而其热安全性未现明显下降;②大倍率(5 C)过度放电会显著降低钛酸锂电池的热安全性,表现为自产热起始温度(T1)降低,同时热失控过程中最高温度(T3)升高。负极钛酸锂材料颗粒的部分破碎粉化,以及负极表面生成不均匀的SEI膜是导致电池过度放电后热稳定性下降的主要因素。本研究揭示了过度放电对钛酸锂电池性能和安全性的潜在危害,对其安全应用具有科学指导意义。

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    板式固体氧化物燃料电池积碳特性实验
    田辉, 华栋, 曼茂立, 刘春哲, 李国君, 张兄文
    2022 (5):  1314-1321.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0520
    摘要 ( 94 )   HTML ( 17 )   PDF(2860KB) ( 203 )  

    固体氧化物燃料电池(SOFC)阳极积碳是制约其高效稳定运行的瓶颈问题,文中回顾了国内外学者在实验领域对SOFC积碳问题的研究进展,并指出研究积碳产生速率数学模型的意义。搭建了由气路管道,气体流量控制器,开启式真空气氛管式电加热炉等仪器设备组成的固体氧化物燃料电池积碳测试实验台;介绍了实验用片状阳极材料的制备,以及积碳实验的详细步骤。基于对镍/氧化钇稳定氧化锆(Ni/YSZ)金属陶瓷阳极上一氧化碳(CO)积碳特性的实验结果分析了:①一氧化碳/二氧化碳(CO/CO2)混合气体组分对CO歧化反应积碳特性影响;②温度对CO歧化反应积碳特性影响;③甲烷(CH4)裂解与CO歧化对积碳特性的影响。本文最后基于化学反应动力学,推导了不同温度下CO歧化反应积碳速率数学计算模型,并运用实验结果对其进行了验证。本文研究有助于探索SOFC积碳产生的机理,同时为以天然气为燃料的SOFC运行参数最优化控制提供了依据。

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    空位缺陷对单层石墨烯导热特性影响的分子动力学
    熊良涛, 王继芬, 谢华清, 章学来
    2022 (5):  1322-1330.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0554
    摘要 ( 81 )   HTML ( 13 )   PDF(2251KB) ( 169 )  

    为研究缺陷对单层石墨烯(single-layer graphene,SLG)导热性能的影响,采用非平衡分子动力学(NEMD)方法,建立了不同缺陷类型包括单空位(single-vacancy,SV)和双空位(double-vacancy,DV)缺陷,缺陷浓度为0.1%~0.5%的SLG模型,并通过声子态密度图(PDOS)进行验证。基于此模型,以缺陷浓度和温度等作为变量条件,模拟模型在传热过程中的热导率。将不同缺陷类型的SLG热导率进行对比,结果表明,温度300 K时,随着缺陷浓度的增加热导率呈现急剧下降趋势,缺陷浓度达0.2%后,热导率下降趋势变缓。当SLG模型中DV缺陷浓度为0.3%时,温度从300 K升高到700 K,该模型在700 K时的热导率为144.5 W/(m·K),热导率减小量仅为该模型在300 K时热导率的26.4%。因此表明受DV缺陷调制的SLG的热导率受温度的影响较小。该模拟研究可为微纳米尺度下SLG基器件的热管理应用提供理论参考。

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    基于热化学反应的硅胶非等温动力学计算及储热性能分析
    杨娜, 王成成, 杨慧, 胡志昊, 童莉葛, 李仲博, 王立, 丁玉龙, 李娜
    2022 (5):  1331-1338.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0633
    摘要 ( 82 )   HTML ( 11 )   PDF(1349KB) ( 252 )  

    热化学储热具有储能密度大、循环性能好、储存时间长且热损失小等优点,在提高能源利用率、减少碳排放方面具有广阔的前景。在大规模系统流程应用前,通过实验检测、动力学计算、数值模拟仿真等手段对储热材料进行适用性判断具有重要意义。本文以硅胶为例,使用核磁共振仪检测其储热前后内部水结合形式及其含量的变化,进而计算确定了硅胶储热过程中的热化学反应方程式。根据热重分析仪(TGA)实验数据,对硅胶热分解反应进行了非等温动力学计算,得到其反应活化能为66.75 kJ/mol,且随着反应进程的推进,硅胶脱水反应整体呈活化能减小态势,其最概然机理函数为三维扩散模型,水蒸气在气固反应界面的三维扩散速率是影响总反应速率的关键。由差示扫描量热仪(DSC)实验得出,硅胶在100 ℃左右吸热速率达到顶峰,约为0.87 kW/kg,储热密度为1030.89 kJ/kg。使用计算所得动力学参数在Fluent软件中对反应器内储热过程进行了模拟,采用Pearson相关系数作为实验与数值模拟结果的相关性评价指标,结果表明数值模拟预测值与实验值具有良好的一致性。

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    锂离子电池高温贮存容量衰减分析
    程广玉, 刘新伟, 梅悦旎, 顾洪汇, 杨丞, 王可
    2022 (5):  1339-1349.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0614
    摘要 ( 195 )   HTML ( 89 )   PDF(6691KB) ( 693 )  

    为了探究锂离子电池高温贮存后的容量衰减因素,研制了额定容量1.6 Ah的18650锂离子电池,并且负极采用预锂化技术。对比分析了电池常温及70 ℃分别满电贮存5个月后的容量损失、恢复容量、微分容量、电化学阻抗谱、形貌、结构、元素含量及热分析等。结果表明,电池70 ℃搁置后放电容量仅为25 ℃搁置后容量的79.14%,其中可逆容量损失占比为52.8%。电池的不可逆容量衰降源于严重的正负极失衡,其中未预锂化电池主要为负极损失,而预锂化电池由于负极锂过量主要表现为正极损失。70 ℃搁置电池内阻更高,特别是负极增加明显。70 ℃负极表面更多的“死锂”,更高的氧含量,意味着表面更多的副反应。此外,高温搁置并未对材料结构造成影响。

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    生物质碳负载镍基纳米颗粒及其电解水析氢性能
    陈健鑫, 盛楠, 朱春宇, 饶中浩
    2022 (5):  1350-1357.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0606
    摘要 ( 71 )   HTML ( 11 )   PDF(7003KB) ( 48 )  

    电解水析氢反应(HER)相比于传统制氢方式,研究前景更为广阔,但考虑到其缓慢的动力学过程,开发价格低廉且高效的催化剂是克服HER应用瓶颈的关键。大多数现有的纳米微观结构的电催化剂需要复杂的合成过程,这无疑增加了开发的难度。本工作以生物质棉布为载体,采用施魏策尔试剂变体作为镍源,制备生物质碳负载镍纳米颗粒的HER催化电极,并在此基础上进行了磷化改性,研究了镍负载量、磷化对电催化析氢性能的影响。通过SEM、EDS、XRD、电化学测试对催化剂的形貌、物相及电催化析氢性能进行表征分析。结果表明,碳布上负载金属镍纳米颗粒存在临界值,磷化改性可以在降低析氢过电位的同时提高催化剂的耐久性能,通过浓度优化及磷化改性后的材料(1 mol/L NiP@C)具有优良的电催化析氢性能,在1 mol/L KOH溶液中,电流密度10 mA/cm2下拥有极低的过电位和塔菲尔斜率, 同时在100 mA/cm2的大电流密度下,经过IR补偿后的过电势仅为23.5 mV。经过10 h的变电流测试后,电压保持率约为92 %,表现出较好的耐久性能。

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    铁铬液流电池技术的研究进展
    房茂霖, 张英, 乔琳, 刘淑敏, 曹中琦, 张华民, 马相坤
    2022 (5):  1358-1367.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0512
    摘要 ( 580 )   HTML ( 44 )   PDF(5626KB) ( 569 )  

    铁铬液流电池是最早被提出来的一种液流电池,由于成本较低、运行温度范围较大等优势,被认为是具有商业化应用前景的大规模储能技术之一,能有效解决风能、太阳能等可再生能源并网等难题,助力碳达峰、碳中和的实现。本文通过对近期相关文献的调研,首先论述了铁铬液流电池在大规模储能应用中的主要优势,回顾了铁铬液流电池的发展历程,介绍了铁铬液流电池在国内外储能示范项目中的应用情况;其次,归纳并分析了铁铬液流电池在储能应用中面临的技术瓶颈,包括电解液中铬离子的电化学活性较差造成能量效率和功率密度较低,以及充电末期负极容易发生析氢副反应造成电池稳定性差等问题。然后,从铁铬液流电池的电解液、电极、离子传导膜和电池结构四个方面详细阐述了铁铬液流电池技术的研究进展。最后,针对铁铬液流电池存在的局限性,从关键材料改进、结构设计优化和电池成本降低三个方面,对铁铬液流电池未来的技术创新与突破进行展望,为铁铬液流电池技术的发展提供参考和依据。

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    Li3PS4 固态电解质的研究进展
    魏超超, 余创, 吴仲楷, 彭林峰, 程时杰, 谢佳
    2022 (5):  1368-1382.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0513
    摘要 ( 270 )   HTML ( 47 )   PDF(5991KB) ( 402 )  

    全固态锂电池因其高安全性和高能量密度成为最有望替代传统液态锂电池的体系之一。固态电解质是全固态锂电池的核心组成部分,其中硫化物电解质因其高离子电导率、良好的机械延展性等优势成为最具潜力的固态电解质之一。Li3PS4固态电解质具有高离子电导率、宽电化学窗口、低成本等优势,是极具代表的硫化物固态电解质,也是近年来研究较多的硫化物固态电解质,然而其空气/水汽稳定性差、与正负极材料的兼容性较差等缺点限制了其在高性能全固态锂电池中的大规模应用。本文通过对近期Li3PS4固态电解质等相关文献的探讨,综述了Li3PS4固态电解质的结构机理和制备路线,总结并分析了Li3PS4固态电解质在提高离子电导率、改善化学/电化学稳定性、强化力学性能等方面采取的策略及研究进展,最后归纳了近年来基于Li3PS4固态电解质和各种正负极材料构筑的高性能全固态电池。基于以上的分析,本文也指出了当前Li3PS4固态电解质仍存在的不足并展望了Li3PS4等硫化物电解质在未来的研究重点及发展方向。

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    合金型负极预锂化技术研究进展
    张策, 李思吾, 谢佳
    2022 (5):  1383-1400.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0570
    摘要 ( 460 )   HTML ( 72 )   PDF(10418KB) ( 801 )  

    负极是锂离子电池的关键组件,实现高容量合金型负极在锂离子电池中的应用可大幅提升锂离子电池的能量密度。然而目前合金型负极存在严重的低首圈库仑效率问题,致使大量活性锂在循环初期被不可逆消耗,制约了其在提升锂离子电池能量密度方面发挥优势。预锂化技术被认为是解决合金型负极锂损失问题的有效方案,主要分为负极预锂化与正极预锂化。本文通过调研整理近期相关文献,详细分析了不同预锂化技术在合金负极中的研究进展与应用前景。对于负极预锂化技术,主要介绍了电化学预锂化、接触金属锂、化学预锂化以及负极富锂添加剂等策略;对于正极预锂化技术,主要介绍了正极富锂添加剂与正极过锂化两种方法;对于不同预锂化技术的实用化,主要分析了补锂试剂稳定性与安全性、补锂试剂的利用率以及成本等问题。综合分析表明,预锂化技术是弥补不可逆容量损失、提高合金型负极锂离子电池的能量密度与循环寿命的有效方案,低成本与高安全性是预锂化技术实用化的关键所在。

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    柔性金属空气电池的发展现状及未来展望
    陈志城, 李宗旭, 蔡玲, 刘易斯
    2022 (5):  1401-1410.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0580
    摘要 ( 254 )   HTML ( 33 )   PDF(6784KB) ( 345 )  

    柔性金属空气电池由于兼具柔性形变和能源存储受到广泛关注。然而,柔性金属空气电池目前仍存在诸多问题,电池柔性、空气电极催化活性和空气电极柔性都亟待提高,使用的固态凝胶电解质存在离子电导率不高、力学性能差等问题。本文通过对近期相关文献的梳理,首先分类总结了一维线缆型、二维平面型和三维三明治结构柔性金属空气电池各自的结构特点;其次,重点讨论了非自支撑和自支撑空气电极的制备及存在的问题。非自支撑电极使用黏结剂将催化剂涂覆在导电基底上,黏结剂等添加物会增加非活性物质组分、堵塞孔结构、降低电导率,催化剂也容易脱落,而自支撑电极使用水热、气相沉积、原子层沉积及静电纺丝等方法使催化剂原位生长在导电基底上,避免了非自支撑电极存在的问题。另外,本文总结了目前提高电解质性能的相关研究,通过降低聚合物的结晶度,改变温度等方式提高离子电导率。最后,对柔性金属空气电池的发展提出了展望,认为自支撑电极制备和新凝胶电解质材料的探索将会成为研究热门。如果能使空气电极和凝胶电解质两个界面接触更紧密,两者结合成一个有机整体,通过滴加电解液和添加金属箔片直接启动电池,简化电池组装,使电池应用更加广泛。

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    储能系统与工程
    新能源汽车动力电池安全失效潜在原因分析
    王芳, 王峥, 林春景, 张国振, 张贵平, 马天翼, 刘磊, 刘仕强
    2022 (5):  1411-1418.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0592
    摘要 ( 273 )   HTML ( 54 )   PDF(3112KB) ( 768 )  

    中国目前是全球新能源汽车产销量和保有量最大的市场。近年来屡见报道的车辆火灾事故已然成为新能源汽车大规模普及应用的“拦路虎”,而绝大部分事故与动力电池有密不可分的关联。针对动力电池安全失效开展深入、系统性的梳理,对于定位事故原因并进一步减少新能源汽车火灾事故具有重要意义。本文基于新能源汽车火灾事故分析,从动力电池的关键材料、电芯设计、生产制造、系统集成和应用管控等环节系统梳理了潜在的引发失效的各种诱因,以期为电池产品安全品质的提升提供借鉴。

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    过充电触发的LFPNCM锂离子电池的热失控行为:差异与原因
    李磊, 李钊, 姬丹, 牛慧昌
    2022 (5):  1419-1427.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0548
    摘要 ( 242 )   HTML ( 39 )   PDF(8621KB) ( 312 )  

    软包锂离子电池相比较于硬壳电池具有更高的能量密度,由于特殊的电池结构软包锂离子电池具备特殊的热失控行为和规律。本工作研究了以磷酸铁锂(LFP)和镍钴锰酸锂(NCM)材料为正极的两种软包锂离子电池在不同的倍率(0.5~3 ?C)电流下过充电后的失效和热失控行为,分析了电池的质量损失、失效电压、电池温升方面的差异。结果表明,LFP和NCM电池在过充电后均会因发生副反应生成气体导致铝塑膜外壳破裂,1 C倍率电流下LFP电池在充电至133.4%带电状态(SOC)时发生破裂,并导致电池失效,而NCM电池在充电至143.8% SOC时破裂,随后诱发热失控和着火。电池破裂电压均随充电倍率的增加(0.5~3 C)而呈现先增大后减小的趋势,在1.5 C时破裂电压最高,LFP电池的破裂电压高于NCM电池。此外,LFP和NCM电池的质量损失范围分别为2.07%~5.82%和28.51%~36.75%,随充电倍率变化不明显。研究还揭示了LFP和NCM电池过充电过程中温度升高的不同阶段特征,并从材料分子结构的角度对该差异的原因进行了分析。研究结果可为新能源汽车用锂电池单体选型提供参考。

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    含电动汽车的气电互联虚拟电厂区间多目标优化调度策略
    韩帅, 孙乐平, 卢健斌, 郭小璇
    2022 (5):  1428-1436.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0611
    摘要 ( 71 )   HTML ( 18 )   PDF(3438KB) ( 58 )  

    气电互联虚拟电厂能够推动分布式能源的高效利用,考虑诸多不确定因素的有效调度策略是保证其运行品质的关键。本文在构建含电动汽车的气电互联虚拟电厂风电、光伏、燃气轮机、电转气设备、电动汽车各单元模型的基础上,采用区间优化理论描述了该虚拟电厂中风电、光伏出力及电负荷、气负荷的不确定性;以运行经济效益、用户舒适度、二氧化碳排放作为优化目标,考虑功率平衡、设备工作特性等约束条件,构建了气电互联虚拟电厂的区间多目标优化调度方案,并设计了改进非支配排序遗传算法对气电互联虚拟电厂多目标调度方案进行求解。选取某地区气电互联虚拟电厂冬季供暖场景进行算例分析,结果表明,集群电动汽车的充电行为增大调度周期内的电负荷,各个优化目标方案中燃气轮机出力普遍得到提升,热电互联效应下空调温度高于设定值22 ℃;考虑调度不确定因素,各目标下优化结果区间宽度各不相同,验证了区间优化调度方案更具真实性且在保证热舒适性方面更具有鲁棒性。

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    飞轮用永磁悬浮轴承的磁路设计及磁力解析模型
    高峻泽, 柳亦兵, 周传迪, 何海婷, 武鑫
    2022 (5):  1437-1445.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0485
    摘要 ( 80 )   HTML ( 11 )   PDF(2087KB) ( 99 )  

    飞轮储能以其突出优势广泛应用于电网调频领域,为进一步提升飞轮储能技术的能量密度和功率密度,飞轮储能转子趋向于重型化、高速化,其通常采用磁悬浮轴承进行轴向卸载,而大承载力、高安全性、低损耗能的永磁轴承设计是关键技术。目前研究的双环、多环和Halbach阵列的永磁轴承卸载结构,在长期高速旋转下存在着与转子固联的动磁环材料会出现强度不够的突出问题,因此本文提出一种单环吸力型轴向永磁轴承拓扑结构。以3种拓扑结构中的1种为设计示例,充分利用磁能、节省用材为设计要求,基于基尔霍夫两大定律确定了单环吸力型轴向永磁轴承的结构参数,在考虑边缘磁通效应的影响下,利用磁场分割法对各部分磁通进行了精确划分,建立了等效磁路模型,依据虚位移法推导出了轴向承载力和轴向静刚度的解析计算模型,并采用有限元方法对所建立的解析模型进行了验证,结果吻合良好,为永磁轴承的设计与后续飞轮动力学分析提供了理论依据。

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    侧壁面正弦加热条件下电场强化固液相变研究
    郝金鹏, 杜迎春, 伍弘, 和琨, 汪垒
    2022 (5):  1446-1454.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0473
    摘要 ( 61 )   HTML ( 11 )   PDF(7316KB) ( 42 )  

    本文采用格子Boltzmann方法对侧壁面正弦加热条件下的方腔潜热储热单元的蓄热过程进行模拟与分析,系统研究了电场对相变材料相变过程的强化效果以及加热壁面温度分布变化的振幅、角频率、初相对电场强化效果的影响。结果表明,与没有电场相比,施加电场以后,潜热储热单元的蓄热速率显著提升,且电场越强,蓄热速率提升越明显。此外,加热壁面温度分布变化的角频率为1.5时,系统的蓄热最高,蓄热时间最短,而加热壁面温度分布的振幅和初相的影响规律与电场强度的大小有很大关系。

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    全钒液流电池电堆局部供液不足导致副反应加剧的现象
    王瑄, 叶强
    2022 (5):  1455-1467.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0578
    摘要 ( 153 )   HTML ( 18 )   PDF(3404KB) ( 247 )  

    在全钒液流电池电堆的实际运行中,并联供液的不同电极间可能会出现流量不均的问题,长期运行可能会造成电堆内部局部供液不足,不仅对电堆整体性能直接造成影响,还会加剧有害副反应(析氧反应、析氢反应、碳腐蚀反应等),进而导致阻塞加重、内阻增大。为了定量研究局部供液不足条件下液流电池电堆的表现,本工作建立全钒液流电池电堆模型,针对恒流充放电的运行工况进行了二维稳态仿真,着重研究了局部供液不足对电位以及副反应的影响。结果表明电堆中一片或几片电极的流量降低虽然对电堆整体电压影响较小,但会引发电极内部出现电流和离子浓度的局部急剧变化以及超高的电位梯度,使电位严重偏离正常值,不但降低主反应分布的均匀性而且加剧电极表面副反应的进行,对电池的安全、高效运行造成威胁。由于副反应的速率同时受电极材料性质的影响,本文旨在以一种具有代表性的工况得出定性的结论,为电堆设计和检测提供指导。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    一款软包电池模组开发与应用
    鲁恒飞, 徐兴无, 凌生斌, 申永宽
    2022 (5):  1468-1474.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0557
    摘要 ( 171 )   HTML ( 30 )   PDF(5716KB) ( 141 )  

    电池模组是电动汽车电池系统的关键组成部分,为电动汽车提供能量输出。本文推出了一款高能量密度高安全性的磷酸铁锂软包电池模组,指出提高体积利用率和成组效率是提高电池系统能量和整车续驶里程的关键路径之一。对于如何提高体积利用率和成组效率,分别从电池模组外部和电池模组内部两种途径进行了具体阐述。从电池模组外部分析,综合主流整车厂开发的电池包的包络,充分利用电池包络空间布置电池模组,提出增加标准软包电池模组高度的方案。在电池模组内部,利用数学理论公式对电池模组尺寸进行尺寸链分析,得出最大的软包电芯包络尺寸。通过增大软包电芯尺寸,提高软包电芯在电池模组中的体积利用率,达到提高成组效率和增加电池模组容量的效果。同时,对轻量化设计的电池模组进行有限元仿真。仿真强度满足要求后,进行振动和冲击等安全可靠性实验验证,确保电池模组的高安全性。综上,在磷酸铁锂软包电芯能量密度一定的前提下,实现了软包电池模组高能量密度和高安全性的目标,为后续推广应用奠定了基础。

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    基于优化动态分组技术的电池储能电站跟踪AGC指令控制策略
    蔡新雷, 董锴, 孟子杰, 喻振帆, 王卜潇, 余洋
    2022 (5):  1475-1481.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0619
    摘要 ( 77 )   HTML ( 11 )   PDF(1242KB) ( 99 )  

    针对电池储能电站在跟踪AGC指令时电池单元的荷电状态一致性较低且动作次数较高的问题,研究了电池储能电站跟踪AGC指令的新型控制策略。在简要论述天牛须搜索算法工作原理的基础上,提出了基于动态分组技术的电池储能电站跟踪AGC指令控制策略。首先,根据电池单元的荷电状态对其进行排序,并根据排序结果对电池单元进行一次分组;然后,确定各电池组功率响应指令以及组内功率分配原则;再次,依据电池单元动作次数差异对电池单元进行二次分组;最后,由电池组内功率分配原则得出电池单元功率响应指令,电池单元响应功率指令完成调控。此外,本文按照电池储能电站跟踪AGC指令的效果设计了评价体系,进而构建了天牛须搜索算法所需的适应度函数,并利用天牛须搜索算法优化动态分组技术的强制更新阈值。通过跟踪某实际的AGC指令,结果表明,提出的控制策略提升了电池储能电站跟踪AGC指令的效果,提高了电池单元荷电状态的一致性,减少了电池单元的动作次数。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    考虑冷热电互补及储能系统的多园区综合能源系统协调优化调度
    李昊, 刘畅, 苗博, 张静
    2022 (5):  1482-1491.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0631
    摘要 ( 92 )   HTML ( 23 )   PDF(1967KB) ( 131 )  

    新能源出力和用户负荷的随机性使得综合能源系统的优化调度问题充满挑战,本工作提出一种考虑冷热电互补及储能系统的多园区综合能源协调优化调度方法。首先,引入虚拟电厂技术,将综合能源系统内部资源聚合,考虑园区内的能量储存装置以及园区间的能量传输装置,构建虚拟电厂框架下的多园区综合能源系统结构;其次,建立热电联供单元、储能系统、冷热管道等内部资源模型,以最大化系统收益为目标,建立多虚拟电厂综合能源系统协调调度模型;最后,构建深度强化学习框架,再将Q值迁移方法引入到深度强化学习算法中,基于改进的深度确定性策略梯度算法进行连续状态和动作空间下的优化调度决策。通过算例分析,验证了所提方法的有效性,结果表明基于改进算法的多园区综合能源系统协调优化调度能够有效实现资源的合理分配以及各个园区间的供能互补,降低了系统运行成本。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    利用环境再冷的二氧化碳储能热电联产系统及其热力学分析
    陶飞跃, 王焕然, 李瑞雄, 赵静, 葛刚强, 贺新, 陈昊
    2022 (5):  1492-1501.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0522
    摘要 ( 81 )   HTML ( 18 )   PDF(2126KB) ( 149 )  

    为提升光电出力特性及灵活性,构建光储协同系统成为改善光电可调度性与减少弃光的主流趋势。本文基于光伏电场运营环境特点,提出一种利用夜间环境冷量再冷的二氧化碳储能热电联产系统,重点分析了不同运行模式下系统性能随关键参数的变化规律。结果表明:太阳能集热系统单独工作模式下,增大蓄冷回热器最小温差、夜间环境温度和低压罐压力会导致系统性能降低,而增大高压罐压力和膨胀机进口温度会提升系统性能;太阳能集热系统和热泵系统联合工作模式下,系统设计工况下的电电效率、?效率和循环效率分别为71.4%、57.4%和87.1%,储能密度为17.2 kW·h/m3,太阳能保证率比太阳能集热系统单独工作时下降了35.6%,蓄冷回热器、一级再热器等换热设备?损较大,是系统优化的关键部件;热泵系统参与工作的模式下,热泵蒸发温度和冷凝器热水出口温度的变化对电电效率影响较大,对?效率影响不大。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    含电动汽车的光储充一体化电站设施规划与运行联合优化
    张岩, 韩伟, 宋闯, 杨双义
    2022 (5):  1502-1511.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0481
    摘要 ( 99 )   HTML ( 22 )   PDF(1319KB) ( 83 )  

    针对传统充电站对电网冲击大、土地利用率低、建设成本高等问题,提出一种光储充一体化电站设施配置经济规划与运行联合优化模型。模型以含投资成本、运维成本、充能惩罚成本的一体化电站经济效益最优为目标函数,综合考虑间歇性光伏发电出力、储能运行状态与出力、配电网售电等约束,并基于M/G/N/K排队论刻画电动汽车的充电行为。从规划角度上,对光伏容量、储能容量、充电桩个数和候车位个数进行配置决策;从运行角度上,对配电网和一体化电站内各可控单元进行能量调度计划。最后通过算例仿真,对比分析不同场景、不同地域、不同预算下一体化电站的配置结果和成本组成,光储配置结果和光伏出力不确定性对总利润的影响。结果表明:光储容量配置对一体化电站的经济贡献大于充电桩个数和候车位个数,在实际规划中应设置规划优先级;储能在一体化电站中的能量管理中体现出良好灵活性,能够提高其运行经济性;且不同区域环境和光伏出力不确定性能影响一体化电站设施配置结果和利润。

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    直流微电网储能装置双向DC-DC变换器参数自适应反步控制
    申景潮, 胡健, 胡敬梁, 焦提操, 齐晓妹, 王云鹏, 于娣, 刘尚奇
    2022 (5):  1512-1522.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0461
    摘要 ( 93 )   HTML ( 10 )   PDF(3096KB) ( 162 )  

    储能装置是支撑微电网灵活运行的关键。包含储能装置的直流微电网高度电力电子化,呈现强非线性特征,且系统参数时变。针对分布式电源功率波动引起的孤岛型直流微电网母线电压波动问题,采用蓄电池作为系统功率平衡装置,基于参数自适应反步方法设计了储能装置充放电控制器。首先,基于戴维南等效模型建立了蓄电池和Buck/Boost变换器组成的储能系统的数学模型,然后将模型运行过程中的时变参数视为未知,利用参数自适应原理对未知参数进行在线实时估计,并基于参数估计值和Lyapunov理论设计控制器,调控储能装置的充放电过程,实现直流微电网源与荷间的功率平衡,在提高系统建模精度的同时确保了直流微电网的稳定性。仿真结果表明,在光照不足情况下,储能装置持续放电以稳定电压。与传统线性PI控制器和精确反馈线性化控制器相比,母线电压调节时间减小0.120 s和0.045 s、电压波动减小3.1%和2.9%;在光照充足情况下,储能装置平稳充电,与基于固定参数的反步控制器相比,电压调节时间减小0.04 s,电压偏差减小0.8%。可见,在分布式电源波动甚至完全切除的情况下,基于参数最优估计值的反步控制器能够调节储能装置在充放电状态间灵活切换,较好地维持了母线电压,而且在参数摄动时表现了良好的鲁棒性。

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    碳中和目标下移动式储能系统关键技术
    李建林, 张则栋, 李雅欣, 周毅, 岳云力
    2022 (5):  1523-1536.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0494
    摘要 ( 142 )   HTML ( 31 )   PDF(4001KB) ( 250 )  

    可再生能源规模化并网发电量将不断提高,因其出力间歇性导致的电网波动大、电能质量差以及电网灵活性调节能力差等问题是电力系统需要应对的重要挑战。移动式储能技术因具备灵活性强、响应速度快且覆盖范围广等优势而备受关注。为推动移动式储能技术的示范应用,本文首先对双碳目标下移动式储能技术的相关政策及示范工程进行梳理分析。然后对其应急应用、容量配置及网储协调等关键技术进行研究,深入分析了目前其研究现状以及应用的技术难点,以期为后续移动式储能技术的多场景应用提供借鉴;更进一步基于应用场景特点和需求分析建立移动式储能技术指标体系,并遵循移动储能协同平台建设原则,构建基于事件和电力区域特色的移动储能系统集群动态博弈调整方法。最后,结合双碳目标以及新型电力系统需求对移动式储能系统技术应用进行总结和展望。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    锂离子电池系统低温充电策略
    王苏杭, 李建林, 李雅欣, 熊俊杰, 曾伟
    2022 (5):  1537-1542.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0493
    摘要 ( 132 )   HTML ( 29 )   PDF(1288KB) ( 210 )  

    新能源汽车行业正迅猛发展,电动汽车的销量也屡创新高,而电动汽车在冬季低温下如何高效且经济地进行充电,仍是一个亟待解决的问题。基于充电时电池自身内阻产热的原理,提出了一种锂电池系统低温充电的策略,并在此基础上进行了改进。以最小单体电池温度为判断条件,使用多阶段恒流充电技术可以有效缩短充电时间,并保证一定的充电容量。通过研究和实验表明,该策略具有良好的充电效果,且可以根据实际需求来制定具体的充电方案,可有效解决锂离子电池系统在冬季低温下的充电问题。

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    MgH2 反应器储氢反应速度特性
    王为术, 张向薪, 姚紫琨, 甄娟
    2022 (5):  1543-1550.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0575
    摘要 ( 81 )   HTML ( 11 )   PDF(4686KB) ( 72 )  

    为了探究镁基固态储氢反应器储氢反应速度的影响因素,建立了反应器三维数学模型。通过与文献中实验数据的对比验证了所建立模型的有效性。采用数值方法研究了导热油入口温度、供氢压力和环形导热油的油层厚度对储氢反应速度的影响。模拟结果表明,镁基固态储氢反应器存在最佳反应温度,过高或者过低的导热油入口温度都会降低储氢反应速度。导热油入口温度从548 K上升至573 K时,储氢速率从3.38 g/min提高到8.75 g/min;导热油入口温度从573 K上升至648 K,储氢速率从8.75 g/min下降到3.91 g/min。供氢压力越大,反应速度越快,但床层温度会随之升高。当压力从0.5 MPa上升到3 MPa时,储氢时间缩短约81.8%,温升65 K。在不改变储氢材料质量的情况下,反应床外壁添加环形导热油层可显著提高储氢反应速度。当环形导热油的油层厚度从0 mm增加到18 mm时,储氢时间从550 s下降到380 s,储氢时间缩短约30.9%。增加环形导热油层的厚度能显著缩短储氢时间,但会降低体积储氢密度。油层厚度从9 mm增加为18 mm时,储氢时间仅缩短5 s,而体积储氢密度从59.68 g/L降低到41.16 g/L。

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    热能存储及转化技术进展与展望
    李拴魁, 林原, 潘锋
    2022 (5):  1551-1562.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0530
    摘要 ( 181 )   HTML ( 32 )   PDF(2833KB) ( 298 )  

    能量的消耗、转换与利用伴随着人类社会的各种生产及生活活动。随着社会的持续发展,世界范围内的能源危机与环境污染问题对能源的高效合理利用及存储技术提出了更高要求。热能是最常见及最重要的能量形式,深入分析目前热能的主要来源、利用、存储方式及特点,促进热能的合理高效利用对当代社会的可持续发展至关重要。本文主要从热能来源形式及利用现状、热能的存储技术、热能的主要转换路径及技术三方面出发,对当前热能的存储利用技术及现状进行了综述。发掘新型绿色可持续发展的热能资源,结合各种热能的特点,采用不同的转换及存储技术,实现高效绿色利用的最终目标;同时开发新的热能存储材料及技术,如热化学储热等,结合新型高效的热能转化技术,使得热能的利用朝着更加科学合理的方向发展。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    锂离子电池低温快速加热方法研究进展
    王军, 阮琳, 邱彦靓
    2022 (5):  1563-1574.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0528
    摘要 ( 193 )   HTML ( 22 )   PDF(4548KB) ( 311 )  

    锂离子电池的性能直接影响电动汽车的续航、安全性和可靠性。低温环境下,锂离子电池功率特性变差、循环寿命衰减、可用容量降低,同时面临低温充电难、充电易析锂等问题,这些因素阻碍了电动汽车的发展。低温加热技术是电池热管理系统的核心技术之一,是缓解动力电池在低温环境下性能衰减的关键。本文综述了包括内部自加热法、MPH加热法、自加热锂离子电池、交流加热法等低温快速加热方法的最新研究进展,并总结了不同加热方法的加速速度、能量消耗、循环容量损失等关键性能参数。另外归纳了动力电池低温热管理系统的设计目标,并对不同加热方法性能进行比较分析。分析结果表明,交流加热法相比于其他方法更具优势,尤其在能量消耗、电池老化方面。最后,指出现有研究在电池老化机理、电池组/包层面加热策略方面的不足,并展望了未来的研究方向。本文内容有利于低温加热方法的发展和实际工程问题的解决,可为后续电动汽车动力电池的低温快速加热技术研究、低温热管理系统设计提供参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    新型重力储能研究综述
    王粟, 肖立业, 唐文冰, 张京业, 邱清泉, 郭文勇, 张东
    2022 (5):  1575-1582.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0590
    摘要 ( 251 )   HTML ( 50 )   PDF(10783KB) ( 395 )  

    随着可再生能源的不断发展,电网对各种储能技术的需求日益增长。重力储能是一种环保性和经济性均具有竞争力的物理储能,近年来受到了越来越广泛的关注。本文介绍了重力势能储能这一物理储能方式的工作原理和储能结构,详细分析了新型抽水储能、基于构筑物高度差、基于山体落差、基于地下竖井的重力储能系统及综合储能系统,介绍了国内外重力储能的研究现状及示范工程,总结并分析了各种储能结构的优势和不足,最后展望了重力储能的发展前景,并提出了发展建议。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    模块化多电平复合变换器电池储能系统容错控制策略
    田峰, 程志江, 杨涵棣, 杨天翔
    2022 (5):  1583-1591.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0482
    摘要 ( 70 )   HTML ( 5 )   PDF(2845KB) ( 93 )  

    模块化多电平复合变换器电池储能系统(modular multi-level hybrid convert-battery energy storage system, MMHC-BESS)适用于中低压电网,有利于解决可再生能源并网问题。但随着子模块数量的增加,系统的可靠性面临着巨大的挑战。为增强储能系统的容错运行能力,针对子模块故障下的不平衡运行状态,提出无硬件冗余容错的控制策略,基于载波移相调制,通过调制波重构算法维持线电压平衡及并网功率恒定。此外,为提升储能电池容量利用率,针对容错运行模式下的荷电状态(SOC)均衡策略进行了研究,通过零序电压注入及动态调节相内SOC均衡因子构成相间、相内两级SOC均衡策略。最后基于PLECS软件搭建仿真模型,验证了所提策略的可实施性及有效性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    储能测试与评价
    锂离子电池热失控产气特性及其可燃极限
    马彪, 林春景, 刘磊, 马小乐, 马天翼, 刘仕强
    2022 (5):  1592-1600.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0618
    摘要 ( 172 )   HTML ( 25 )   PDF(3277KB) ( 382 )  

    锂离子电池热失控安全相关问题一直是困扰电动汽车发展的痛点。本文以SOC为50%、100%的某款三元18650锂离子电池为研究对象,通过试验及仿真研究了热失控过程的释放气体可燃极限、火焰传播特性。首先在加速量热仪内进行加热热失控触发实验,记录该过程中电池温度、压力变化,收集热失控过程中产生的混合气体并使用气相色谱仪分析混合气体的具体组分,研究SOC状态对电池热失控产气综合特征的影响。进而,通过仿真模拟了热释放气体在不同初始温度及压力条件下的层流火焰传播速度及可燃极限。结果表明,当热释放气体的初始温度较高时,可燃下限接近10%,具有很高的着火危险性;可燃下限随初始温度的增加线性降低,可燃上限随初始温度的增加线性升高;初始压力改变时,对可燃下限影响不大,可燃上限随压力升高而增大。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于IGWO-PF算法的无人机锂电池SOC估计
    袁建华, 刘雅萍, 赵子玮, 刘宇, 谢斌斌, 何宝林
    2022 (5):  1601-1607.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0489
    摘要 ( 82 )   HTML ( 9 )   PDF(1567KB) ( 255 )  

    无人机复杂飞行姿态下,其锂电池的放电电流大小会发生很大变化,难以准确估算无人机剩余电量等状态参数。针对这一问题,提出一种改进的灰狼算法优化粒子滤波算法(IGWO-PF),通过粒子分布进行SOC估计。该方法中用灰狼表征粒子,通过设置狼群位置更新机制,使粒子不断接近真实的概率分布。首先用二阶戴维南等效电路构建无人机锂电池模型,计算出观测方程和状态方程。其次在无人机动态工况下,通过基于遗忘因子的最小二乘法在线完成参数辨识。然后利用IGWO-PF算法进行无人机SOC估算。最后使用MATLAB分别对IGWO-PF算法、PF算法和UKF算法在3种不同工况下进行仿真验证。结果表明:在3种工况下,IGWO-PF算法不仅在SOC估计结果上能很好地收敛到实际值,而且对于SOC估算误差能控制在1%之内比传统算法误差更准确稳定。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    车用电池模组热蔓延防护结构的数值仿真研究
    董远夏, 张恒运, 朱佳俊, 徐晓斌, 朱顺良
    2022 (5):  1608-1616.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0514
    摘要 ( 122 )   HTML ( 29 )   PDF(4333KB) ( 165 )  

    本文通过数值仿真研究了一种抑制方形电池模组热失控蔓延的防护结构。针对车用50 A·h方形三元锂离子电池,基于锂离子电池电极材料与电解液副反应机理建立单体电池热失控模型。通过与已有研究结果进行对比验证,表明所建立的热失控模型具有较高的精度。基于验证后的单体电池热失控模型,建立了加装导热套筒的电池模组热防护结构。导热套筒底部与微流道冷板连接进行散热,电池之间填充隔热材料,用于阻隔由于电池热失控而导致热量向相邻电池蔓延。研究表明,与无导热套筒配置相比,所提出的方形电池模组热防护结构可以有效阻断电池模组的热蔓延。基于所提出的方形电池模组热防护结构,分析了电池之间绝缘层热阻、导热套筒高度以及导热板高度等因素对相邻电池热蔓延的影响。研究表明:绝缘层热阻达到0.03 m2·K/W以上,相邻电池才不发生热失控。同时考虑到轻量化设计因素,选取导热套筒高度不应高于10 mm以及导热板高度在60~65 mm之间,可用于防护电池模组热蔓延。本文所提出的热防护结构和参数研究为电池包热安全设计提供了参考依据。

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    基于改进TCN模型的动力电池健康状态评估
    张孝远, 张金浩, 蒋亚俊
    2022 (5):  1617-1626.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0637
    摘要 ( 102 )   HTML ( 14 )   PDF(2959KB) ( 111 )  

    电动汽车动力电池的健康状态(state of heath,SOH)是电池管理系统重点监测指标之一,对其进行精确评估对于整车安全可靠运行具有重要意义。但现有动力电池SOH评估方法存在评估精度不理想、计算复杂度高等问题,为此提出一种基于改进时间卷积网络(Temporal convolutional network,TCN)模型的动力电池SOH评估方法。该方法首先从动力电池充电数据中提取等电压上升时间、等电流下降时间、电压回升数值三个健康因子,并采用皮尔森相关系数验证了其与电池容量之间的相关关系;然后根据TCN模型的感受野对编码器-解码器结构进行调整,通过训练后的编码器对输入序列进行特征提取,获取到长时间序列的短时表达;最后利用TCN模型捕获特征时间序列与电池SOH之间的因果关系,实现对动力电池SOH的精确评估。所提方法应用于公开电池数据集,并将实验结果与当前广泛采用的时间序列分析方法及相关文献中所用方法进行对比,结果表明所提方法可使均方根误差和绝对平均误差分别降低0.0012和0.0008,相同训练次数所需计算时间减少3.4%。

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    动力电池在充电过程中的膨胀力特性
    林春景, 李丹华, 温浩然, 马天翼, 常宏, 常沛祥, 李海强, 刘仕强
    2022 (5):  1627-1633.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0642
    摘要 ( 328 )   HTML ( 41 )   PDF(2118KB) ( 508 )  

    锂离子电池在发生热失控前会出现明显的体积膨胀,因此研究动力电池膨胀力的变化规律对于提升电池性能及安全性预警具有重要意义。本文以三元/石墨体系电池作为研究对象,探究了其在不同温度、不同倍率下充电时膨胀力的变化规律。动力电池在25 ℃充电时的膨胀力增加幅值较小,这是因为较低的环境温度使得锂离子堆积在石墨层表面,电池厚度增加,膨胀力也增大;而较高的环境温度不但使得动力电池的体积变大,也会在充电过程中生成SEI膜,故具有更大的膨胀力。动力电池以不同倍率充电时,膨胀力随着倍率增加而逐渐增加,这可能是因为大倍率充电使得电池温度升高且在材料表面生成SEI膜。CT扫描结果精确量化分析电池在充电过程中的厚度变化。由充电过程中的容量微分曲线(dQ/dV)可知,该电池膨胀力增长趋势的不同主要是因为在不同的充电阶段,正负极材料具有不同的相变,进而从机理层面揭示了动力电池充电过程中膨胀力的变化特征。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    液冷式热管理对动力电池热失控阻隔性能
    柯巧敏, 郭剑, 王亦伟, 曹文炅, 陈满, 蒋方明
    2022 (5):  1634-1640.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0549
    摘要 ( 139 )   HTML ( 22 )   PDF(5130KB) ( 209 )  

    锂离子动力电池作为新能源汽车的主流动力源,是由成百上千个单体电池串并后高度集成于有限空间内以提高电池系统的能量密度。然而,电池组内单体电池意外发生热失控时极易将热量迅速传递给周边电池,引起电池系统整体发生热失控,酿成事故,可见阻隔热失控蔓延对保障电池安全至关重要。本文基于蛇形波纹管液冷式热管理系统,以18650型动力电池组为研究对象,探讨对目标电池加热诱发其热失控时,采用冷却措施对电池组内热失控传播的有效性。结果表明,在未采取任何冷却措施的情况下,目标电池发生热失控后迅速蔓延至整个电池模组,导致整个模组发生热失控;而在相同滥用环境下,采用液冷措施的实验中,目标电池被加热后出现长达一个小时的温度平台,未发生热失控,通过增大加热功率加速其发生热失控后,周围电池均未发生热失控蔓延。这表明液冷式热管理系统能够及时带走电池反应产生的热量,从而延长了从电池材料开始发生放热副反应到热失控之间的时间,并减少热失控电池对周围电池传播的热量,避免了热蔓延的发生。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于健康特征参数的CNN-LSTM&GRU组合锂电池SOH估计
    戴彦文, 于艾清
    2022 (5):  1641-1649.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0623
    摘要 ( 191 )   HTML ( 15 )   PDF(1309KB) ( 165 )  

    锂电池健康状态(state of health,SOH)是表征电池实际寿命的关键性参数。SOH不可直接测量,为进一步提升锂电池SOH估计的精度,提出一种基于健康特征参数的CNN-LSTM与GRU组合SOH估计方法。首先,从锂电池充电曲线中初步选取健康特征参数,并通过Spearman相关系数提取健康特征,具体包括恒定电流充电时长、恒定电压充电时长、恒定电流充电时长与恒定电压充电时长的比值以及恒定电流充电阶段温度曲线在时间上的积分与恒定电压充电阶段温度曲线在时间上的积分。其次,采用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)提取健康特征的局部特征,长短期神经网络(long short-term memory,LSTM)挖掘数据时间序列特征,构造CNN-LSTM融合神经网络。然后,将CNN-LSTM网络与门口循环单元(gated recurrent unit,GRU)通过自适应权重因子构成组合SOH估计模型。最后,以NASA锂电池数据集5号、6号、7号、18号电池参数为依据进行验证。实验结果表明,所提组合模型相比于CNN-LSTM、LSTM和GRU此类单一模型,平均绝对误差分别降低了71.8.%、62.4%、22.6%,均方根分别降低了84.1%、79.8%、44.3%。

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    储能用锂离子电池安全性测试与评估方法比较
    胡振恺, 雷博, 李勇琦, 史尤杰, 雷旗开, 何智鹏
    2022 (5):  1650-1656.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0510
    摘要 ( 244 )   HTML ( 49 )   PDF(805KB) ( 452 )  

    作为支撑智能电网和能源转型发展的关键技术,储能受到了全球的广泛关注。锂离子电池因能量密度高、寿命长和无污染等性能,成为大规模储能的首选储存载体之一,锂离子电池储能规模也在迅速增长。但是近年来,锂离子电池热失控火灾事故频发,成为制约其大规模应用的关键因素。针对这一问题,本文归纳对比了国内外常用的储能用锂离子电池安全测试标准,如IEC 62619、IEC 63056、UL 1973和UL 9540A等国外标准,以及GB/T 36276、T/CNESA 1004等相关国家标准、团体标准。同时,根据储能系统的特性,着重从单体、模组、单元与安装等储能系统四个不同层级,将热失控测试方法进行了探讨分析,指出了国内现行测试标准的不足,并提出合理化建议,旨在维护锂离子电池储能系统的安全底线。

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    储能专利
    专利视域下全球锂硫电池技术竞争态势分析
    孙玉琦, 魏凤, 周洪, 周超峰
    2022 (5):  1657-1666.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0468
    摘要 ( 114 )   HTML ( 20 )   PDF(2276KB) ( 185 )  

    锂硫电池是一种以硫作正极,锂作负极的锂电池,具有原材料储量丰富、成本低和环保等特点,已经成为燃料电池领域的新兴技术的研究热点和发展方向。以全球锂硫电池技术专利作为研究对象,利用专利数据挖掘和主题聚类的方法,分析了全球该技术的专利申请总体发展态势、地域分布、专利技术构成与功效、申请人技术构成与主题聚类,以及主要机构的技术布局,采用可视化方法展示出当前该技术领域的研究热点和技术发展趋势。提出了加快技术研发与创新,紧跟国家政策引导,加强机构间的技术合作,完善专利技术布局和知识产权保护战略等建议。

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    储能教育
    储能学科体系建设与思考
    李建林, 梁忠豪, 王力
    2022 (5):  1667-1676.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0515
    摘要 ( 115 )   HTML ( 16 )   PDF(1129KB) ( 134 )  

    “双碳”目标的提出,加速了我国能源结构由传统化石能源向可再生能源转型,但高渗透率的可再生能源发电给电力系统带来诸多问题,这些问题的解决催生了储能技术。本文首先介绍了我国储能技术发展现状。在我国政策鼓励、产业需求下,储能行业发展迅猛,并且按照当前的政策导向和要求,储能技术仍有巨大的发展空间,但是,这势必会导致储能技术专业人才短缺问题愈加突出。其次,本文阐述了我国储能学科建设现状。为了缓解储能人才匮乏的压力,我国各大高校积极筹划申报储能专业,已增设“储能科学与工程”等相关专业的高校已达26所。最后,在新工科背景下,提出储能学科体系建设构想,围绕储能领域产业应用型人才培养目标,沿着素质、知识、能力3个维度的人才培养思路,遵循“跨学科交叉融合”课程设计主旨思想,建设储能学科课程体系,提出校企结合、科教融合、5+4+1考核的人才培养模式,实现储能学科“从0到1”的突破,致力于培养出储能行业“高素质、强基础、创新型”的杰出人才。

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    资讯聚焦
    “双碳”目标下新能源产业发展趋势
    张宏霞, 张衍杰, 马茜, 郭东平
    2022 (5):  1677-1678. 
    摘要 ( 37 )   HTML ( 30 )   PDF(372KB) ( 205 )  
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    电力系统自动化中的计算机技术应用分析
    李丽
    2022 (5):  1679-1680. 
    摘要 ( 21 )   HTML ( 5 )   PDF(319KB) ( 69 )  
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    新能源电池技术在旅游业中的应用探讨
    吴俐霓
    2022 (5):  1681-1682. 
    摘要 ( 26 )   HTML ( 9 )   PDF(441KB) ( 43 )  
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    基于电池储能的应急保供电系统在中小体育场馆用电保障方面的应用
    李鹏举, 高瑞芳
    2022 (5):  1685-1686. 
    摘要 ( 19 )   HTML ( 11 )   PDF(307KB) ( 26 )  
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