储能科学与技术

全固态锂电池技术的研究现状与展望

许晓雄, 邱志军, 官亦标, 黄祯, 金翼

2013 (4): 331-341. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.001

摘要 ( 4832 )

PDF(3840KB) ( 9053 )

现有电化学储能锂离子电池系统采用液体电解质,易泄露,易腐蚀,服役寿命短,具有安全隐患.薄膜型全固态锂电池,大容量聚合物全固态锂电池和大容量无机全固态锂电池是一类以非可燃性固体电解质取代传统锂离子电池中液态电解质,锂离子通过在正负极间嵌入-脱出并与电子发生电荷交换后实现电能与化学能转换的新型高安全性锂二次电池.作者综述了各种全固态锂电池的研究和开发现状,包括固态锂电池的构造,工作原理和性能特征,锂离子固体电解质材料与电极/电解质界面调控,固态整电池技术等方面,提出并详细分析了该技术面临的主要科学与技术问题,最后指出了全固态锂电池技术未来的发展趋势.

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全钒液流电池电极材料及其研究进展

李文跃, 魏冠杰, 刘建国, 严川伟

2013 (4): 342-348. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.002

摘要 ( 573 )

PDF(9375KB) ( 312 )

电极材料在钒电池发展及应用中起到了至关重要的作用,对于钒电池电极的研究既包括不同基体电极材料的筛选,制备,也包括电极材料的结构优化,表面改性及模拟等.本文首先简要介绍了钒电池用电极材料的分类及其相关代表性结果,明确了电极材料的发展方向,其中具有耐腐蚀性,高电导率,高比表面积,高活性及价格低廉的电极材料成为研究的重点.随后以最具有实用价值的炭素电极材料为中心,详细介绍了该类材料的研究进展以及当前研究过程中存在的问题及可能的解决途径.最后,对电极材料的下一步研究工作进行了展望,认为不仅在电极材料产业化方面需要有进一步的突破,在与电极相关的基础研究如电极过程动力学等方面也需要有更为深入的探讨.

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锂电池百篇论文点评(2013.4.1--2013.5.31)

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

2013 (4): 349-361. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.003

摘要 ( 560 )

PDF(493KB) ( 1683 )

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4月1日至2013年5月31日上线的锂电池研究论文,共有855篇,选择其中100篇加以评论.层状氧化物正极材料的热稳定性,循环过程中的结构相变以及产气问题受到人们关注,高电压的尖晶石结构LiNi0.5M1.5O4在高压下与电解液的匹配以及添加剂的使用也受到人们较多的关注.高容量的Si基负极材料一直是研究的热点,本期碳材料负极也出现了几篇有深度的研究论文.固态聚合物电解质和无机电解质,液态电解质的成膜添加剂均有研究.具有高能量密度的新体系,锂硫电池的研究论文多于锂空气电池的.除了这些以材料为主的研究之外,针对电池安全和电池应用的研究论文也在逐渐增多,这对电池技术的创新将产生促进作用.

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定形相变材料的研究进展

汪意, 杨睿, 张寅平, 王馨

2013 (4): 362-368. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.004

摘要 ( 642 )

PDF(509KB) ( 1174 )

定形相变材料是以聚合物为基体,相变物质分布在聚合物三维网状结构中的一种新型相变材料.定形相变材料在相变过程中表现为宏观固相,微观液相,支撑和力学性能优秀,不易泄漏,因其优良的加工性能和安全性能而受到广泛关注,并表现出了广阔的应用前景.本文综述了定形相变材料的制备,导热和阻燃性能等方面的研究进展,并从实验和模拟两方面综合评价了定形相变材料在建筑节能方面的使用性能,展望了定形相变材料的发展前景.

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高温相变材料Li₂CO₃-Na₂CO₃循环热稳定性分析

李月锋, 张东

2013 (4): 369-376. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.005

摘要 ( 582 )

PDF(2286KB) ( 1569 )

利用静态熔融法制备了Li₂CO₃-Na₂CO₃(4∶6,质量比)二元熔盐.采用自制"自动热循环测试系统"测试了400~600 ℃内此二元熔盐1010次热循环,分析了其相变参数动态变化特性,利用DSC测试了其热稳定性,利用XRD分析了其化学组分.结果表明:"自动热循环测试系统"可以替代DSC定性测试相变材料的热循环稳定性;Li₂CO₃-Na₂CO₃二元熔盐熔化/凝固过程中主要以LiNaCO₃形式存在,其峰值温度为499.1 ℃,其相变潜热为365.5J/g;热循环过程中,此二元熔盐的熔化和凝固温度变化不大,相变潜热最大降低了45.3J/g;通过XRD物相分析,可知整个循环过程中此二元熔盐的物相没有明显的变化.总之,Li₂CO₃-Na₂CO₃二元熔盐能够满足太阳能高温热发电和其它高温储热需求.

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太阳能相变储能水箱释能性能的数值模拟

张永信, 李舒宏, 操恺, 李献亮, 顾维维

2013 (4): 377-382. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.006

摘要 ( 600 )

PDF(646KB) ( 701 )

采用数值模拟软件FLUENT对含有相变储能模块的储热水箱(下文简称为相变储能水箱)和不含相变储能模块的普通水箱(直接进水)的释能工况进行数值模拟,并将模拟结果进行了对比.数值模拟结果表明水箱加入相变储能模块后,一方面相变储能模块的堆积起到了散流作用,减缓了进口水流造成的扰动;另一方面冷水进入水箱中通过相变储能模块缝隙时,相变储能模块对冷水有一定的加热作用.加入相变储能模块后,改善了释能过程的水箱内热分层效果,提高了储热水箱的释热总量.在流量为5 L/min时,相变储能水箱的释能效率比普通水箱的释能效率高7%,但是随着流量的增大,相变储能水箱的释能效率逐渐降低.

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锂电池基础科学问题(IV)----相图与相变(2)

高健, 吕迎春, 李泓

2013 (4): 383-401. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.007

摘要 ( 947 )

充放电过程中电极材料的相变与材料的储锂机制,储锂容量范围,电压曲线,储锂动力学,材料的体积变化以及吸放热等密切相关.获得材料在充放电过程中的相组成,相结构演化及相图,对于全面理解材料及其充放电行为,开发新的电池材料体系具有十分重要的意义.本文小结了脱嵌锂引起的相变,并介绍了锂电池中相图的计算和实验方法.

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电化学基础(Ⅴ)----电极过程动力学及电荷传递过程

贾志军, 马洪运, 吴旭冉, 廖斯达, 王保国

2013 (4): 402-409. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.008

摘要 ( 1015 )

PDF(542KB) ( 1801 )

电荷传递过程是电化学反应的本质.了解电荷传递过程有助于揭示电化学反应的内在规律,实现电化学工业过程控制和电化学反应设计.本文通过回顾电极过程动力学理论的发展历程及数学表达式的演化过程,阐述电化学反应中电荷传递过程的科学背景,理解其中的科学思想,相信对于促进现代电化学研究的发展具有启示意义.

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储能技术在交通领域的应用与发展趋势

刘坚

2013 (4): 410-421. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.009

摘要 ( 451 )

PDF(835KB) ( 756 )

纵观当前全球电力系统发展规划,智能电网,可再生能源和分布式发电,微电网以及电动汽车都列入了各国电力系统发展的重点方向,而储能技术正是实现上述领域发展必不可少的技术支撑.目前,储能技术较高的成本阻碍了其在电力系统中的应用.若将电动汽车动力电池作为电力系统的储能元件,便可使其作为传统交通工具的同时,充当电力系统的一种潜在的备用电源.通过电动汽车V2G模式和动力电池的梯次使用,将帮助电网调峰调频,促进电动汽车动力电池的产业化和多种应用,降低电动汽车的生产和使用成本,最终实现交通能源消费的电力化.本文在对电动汽车储能相关技术,基础设施建设及与之匹配的商业模式进行梳理和分析的基础上,展望电动汽车储能的发展潜力并提出相应的政策建议.

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