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基于液冷储能户外柜的热管理优化设计
尹子杰;窦鸿胜;冯祥民;潘明飞;叶俊伟;王丹丹;与储能集装箱相比,储能户外柜集成度高、灵活性高、初始投资低,在分布式发电系统、微电网及电力辅助服务市场等领域发挥着重要作用。为解决顶部PACK高温问题,从户外柜换热特性方面展开研究,研究分析不同制冷剂流量、散热方式、太阳辐射对顶部PACK温度分布的影响。研究结果表明:加装风扇的方案二温差(2.22℃)较液冷板方案仅高0.11℃,但综合成本降低10%;太阳辐射与流量大小对电池影响显著,太阳辐射可使电池最高温度升高约1.03℃。综合考虑冷却效果、成本及安装维护便利性等因素,确定加装风扇优化方案,研究结果可为储能户外柜提供科学、实用的热管理解决方案,推动储能技术的高效发展。
原位无损检测技术在锂离子电池安全性能分析中的应用
顾正建;邵宇杰;杨智皋;锂离子电池内部的反应多为化学过程,具有复杂多变的特性,因此其安全问题不但较难发现而且无法在短时间内准确分析具体原因。通过原位无损表征手段,可以尽可能地避免外部干扰,在真实环境及运行工况下对电池实施检测,更清晰准确表达电池的安全失效行为,精准分析电池析锂、热失控等安全问题的失效特征规律和反应机理,有助于指导改进电极材料的制备与电池系统结构的设计。从锂离子电池失效分析出发,结合原位无损检测技术,分别阐述检测技术的原理、应用方式和适用的失效模式。此外,通过分析对比各种检测技术,总结了各种技术亟待解决的问题,为后续原位无损检测技术的发展提供思路;分析了各种技术运用于电池系统的可能性,为实现电池安全问题的预防与预警提供参考。
隔膜对锂沉积影响的原位光学实验和相场模拟
何杰;初雨晨;王胜科;锂金属电池中隔膜结构与锂金属沉积形貌演化的关系尚不清晰,原位实验和数值模拟能够揭示影响机理。通过自制的原位光学-电化学耦合装置,能够直观看到锂金属沉积过程的形貌演化情况。原位实验研究了三种不同的隔膜,发现玻纤隔膜相比于聚丙烯隔膜更容易产生锂金属枝晶,聚丙烯和聚乙烯复合隔膜比单层聚丙烯隔膜有更均匀的锂金属沉积现象。扫描电子显微镜图片显示三种隔膜有不同的微结构,结合相场法数值模拟,表明隔膜微结构对锂金属沉积形貌演化、锂金属枝晶的生成有了重要的影响,相场模拟结果符合原位实验观测结果。
铁基硫化物纳米材料在电化学中的应用进展
王泓博;彭馨雨;顾蓁蓁;孙海洋;郑驰杰;王学东;刘婷婷;铁基硫化物纳米材料因其丰富的储量、低成本、高理论容量和可调控的电子结构,在能源存储及转换、电化学合成及催化、传感器等领域展现出广阔的应用前景。本文系统综述了铁基硫化物纳米材料在锂/钠离子电池、超级电容器、电催化水分解、电催化氧化污染物降解等领域的应用研究进展,重点探讨其结构设计、性能优化策略以及实际应用情况,并展望了未来发展的挑战与方向。
基于磷酸三乙酯基电解液与玻璃纤维隔膜的锂离子电池安全性实验研究
李耀;郑东;为了提升锂离子电池在极端高温环境下的安全性,本文提出了一种基于磷酸三乙酯(TEP)基电解液与玻璃纤维隔膜(GF)的电池,通过自熄灭时间测试、隔膜热收缩率分析及软包电池的高温自燃实验,对比了该体系与传统商用电池(碳酸酯类电解液-聚烯烃隔膜)的安全性能。实验结果表明,当电解液中碳酸酯类(VC)添加量超过5wt%时,会对电解液安全性带来极大危害,进而增加热失控风险;玻璃纤维隔膜在150℃~200℃下热收缩率低于1%,远优于商用聚烯烃隔膜(热收缩率>32%)。在进一步的软包电池高温自燃实验中,400℃与450℃下TEP基电解液-GF隔膜电池相较于商用电池,燃烧起始时间分别延迟35.8%与65.0%,燃烧持续时间减少70.1%与94.7%,最高温度降低42.6%与43.4%,在350℃下,商用电池持续燃烧128s,相比之下,TEP基电解液-GF隔膜体系电池热失控触发温度提升约75%,350℃下实现了完全无明火状态。该研究为高安全性锂离子电池的设计提供了实验依据和技术支持。
富锂正极材料在常压下的电化学性能及应用
谈亚军;冯明燕;王正伟;对常压下(2.7~4.2 V)富锂材料电性能进行研究,发现其具备优异的性能:常温1 C充放电循环容量基本不衰减,2500次之后容量剩余103.4%(2.7~4.3 V,200次循环容量剩余仅为90%左右)。循环前期放电容量的不断提升以及X射线衍射(XRD)组分精修结果都说明在常压下Li_(2)MnO_(3)也存在缓慢分解,在充放电过程中有补锂的效果。进一步将富锂材料与锰酸锂以不同质量比复合作为正极活性材料组装成电池:富锂添加量为50 wt%的复合体系常温1 C充放循环500次之后容量基本不衰减;45℃下1 C充放循环400次之后容量还剩94.3%。富锂材料的补锂作用减缓了锰酸锂前期循环的大幅衰减,使锰酸锂性能提升20%以上,同时提高了体系的能量密度。
磷酸铁锂电池组系统并联研究
吴洋;陈道;徐晓炜;周钦哲;沈林;张巍;本文研究了浮充(一种维持电池容量的低压持续充电模式)工况下,不同SOC的磷酸铁锂电池组系统并联时的环流情况,以及并联充放电时电池组系统的性能和并联各支路的偏流情况。实验结果表明,SOC差异对环流峰值的影响有限,环流峰值的大小由并联各支路的电压差异决定;并联充放电过程中,并联两支路之间会根据电压情况不断调整电流以达到电压平衡;并联电池组系统的放电容量等于各支路电池组系统单独放电时的容量之和;并联时各支路电池组系统均能够实现满充满放。
储能电池柜能量效率的影响因素
霍首星;朱欢欢;朱恒涛;赵亮亮;基于可再生能源并网对规模化储能的效率与寿命协同需求,需要构建基于动态参数校准的能效优化策略。本文旨在对储能电池柜在复杂工况下的能效问题进行参数优化,探讨了不同环境温度、不同电池充放电电压范围及不同热管理策略对电池柜能量效率与寿命耦合的影响。研究结果表明:在5℃~50℃温域内,电池柜能量效率与温度呈正相关,但超50℃后电解液副反应加剧导致能量效率衰退。电池充放电电压范围优化至2.8V~3.6V可平衡极化损耗与SEI膜重构风险。基于不同的热管理策略验证表明,电池本体温度阈值40℃与制热模式出水温度T_(1)为30℃的联合控制,可保证电池柜寿命和能量效率同时达到最优解。工程试验结果显示,采用环境温度≤50℃、电池充放电电压范围2.8V~3.6V及制热模式出水温度T_(1)为30℃的多参数协同策略,电池柜能量效率可提升至95.29%。该成果构建了面向储能电站的热电协同优化框架,为规模化可再生能源并网提供了数据支撑。
全固态电池电解质研究进展及挑战
施艳霞;司雅楠;邵俊华;张利娟;王郝为;王亚洲;张志强;全固态电池电解质技术旨在突破锂离子电池能量密度与安全瓶颈。氧化物、硫化物、卤化物及聚合物电解质各具优势与挑战。氧化物电解质热稳定性好但界面接触不良;硫化物电解质离子传导快但空气敏感且成本高;卤化物电解质电化学窗口宽但湿气敏感;聚合物电解质柔韧易加工但室温电导率低。研究提出掺杂、3D打印、高模量材料及原位界面工程等策略提升性能。未来需聚焦材料创新、界面调控、工艺革新、系统集成与产学研协同。预计2030年前全固态电池将实现量产,能量密度≥500 Wh/kg,成本<100/kWh,为新能源汽车、智能电网及能源转型提供关键支撑,推动储能技术迈向高安全、高能量密度时代。
固态电池软包封装的剖析及展望
曲凡多;为探究固态电池软包封装形式的可行性与发展态势,本文展开深入研究。在技术适配性方面,剖析软包封装结构特性与固态电池的适配优势,如铝塑膜各层保障电池性能,且软包封装能适应固态电池体积变化,缓解散热劣势;同时研究工艺适配性,叠片式堆叠与热压复合工艺契合固态电池需求,软包铝塑膜封装工艺可提升电池稳定性。产业链布局上,关注孚能科技等头部企业积极布局,国内铝塑膜企业取得进展,如紫江新材市场占有率提升。量产方面,多家企业公布时间表,预计2030年全球固态电池出货量超614GWh,软包封装占重要份额。成本分析发现固态电池受材料及工艺制约成本高,但规模化生产有望降低。研究表明,软包封装与固态电池结合机遇大,虽面临挑战,但有望2030年前后大规模商业化应用,相关方需合作优化产业体系推动新能源发展。