储能科学与技术

本期目录、封面

2020 (4): 0-0.

摘要 ( 175 )

PDF(3560KB) ( 76 )

相关文章 | 计量指标

电化学电容器正名

荆葛, 阮殿波

2020 (4): 1009-1014. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0025

摘要 ( 706 )

HTML ( 51 )

PDF(852KB) ( 896 )

电化学电容器是一种功率型储能器件，最早的研究可以追溯到1957年Becker的专利，电化学电容器相对于电池具有较高的功率密度和可观的寿命，吸引了众多的研究兴趣。随着技术的发展进步，电化学电容器已经从最初的双电层电容器、赝电容器发展到现在的混合型电容器等多种类型的产品。在产业化及研究的过程中，基于不同的目的，电化学电容器有多种多样的名字，最普遍的名字为“超级电容器”、“黄金电容”等，根据分类标准不同名称也出现多样性，像混合型电容器又被称之为电池型电容等。名字及分类的不专业为产业化及产品标准的制定造成了不必要的障碍，本文试图厘清电化学电容器的命名及分类，供大家参考。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锂电池百篇论文点评(2020.04.01—2020.05.31)

起文斌, 张华, 金周, 季洪祥, 田孟羽, 武怿达, 詹元杰, 田丰, 闫勇, 贲留斌, 俞海龙, 刘燕燕, 黄学杰

2020 (4): 1015-1029. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0216

摘要 ( 1117 )

HTML ( 86 )

PDF(1602KB) ( 1414 )

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2020年4月1日至2020年5月31日上线的锂电池研究论文，共有3260篇，选择其中100篇加以评论。正极材料的研究主要集中在对高镍三元和高压钴酸锂的表面改性和体相掺杂，以及其在长循环过程中或高电压下所发生的表面和体相的结构演变。硅基复合负极材料的研究侧重于对电极结构的设计，金属锂负极的研究侧重于通过电极结构的设计来调控SEI的生长以及抑制锂枝晶的形成。固态电解质的研究主要包括对氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、聚合物固态电解质以及复合固态电解质的结构设计以及相关性能研究。液态电解液方面主要涉及对溶剂、锂盐以及添加剂的选择优化设计。固态电池、锂硫电池的论文也有多篇。测试技术方面偏重于用原位方法对材料结构的演变以及SEI的生长等进行观测和分析，同时也有多篇涉及到对电池热失控的研究。此外，还有多篇论文用理论计算对材料的电子结构以及锂离子的输运和沉积进行了探讨。

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

石墨烯在锂离子电容器中的应用研究进展

刘腾宇, 张熊, 安亚斌, 李晨, 马衍伟

2020 (4): 1030-1043. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0041

摘要 ( 508 )

HTML ( 27 )

PDF(3311KB) ( 548 )

锂离子电容器结合了锂离子电池和超级电容器的储能机理，综合了两者各自的优良性能，具有能量密度大、功率密度高、循环寿命长和安全性能好等优点，是目前电化学储能领域的研究热点。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具高比表面积、高导电性、高容量以及物理化学性质稳定等优点，被认为是下一代高性能锂离子电容器的理想电极材料。本文综述了石墨烯在锂离子电容器中的应用，介绍了其作为锂离子电容器正极与负极材料的电化学性能及优缺点，进一步阐明了石墨烯的比表面积、电导率及微观形貌等因素对其电化学性能的影响。此外，还介绍了元素掺杂石墨烯与石墨烯复合材料等改性手段，分析了石墨烯中的杂原子对其电负性、片层结构、活性位点及电化学性能的影响，并且分类总结了近期较为常见的几种石墨烯复合电极材料，进一步说明了改性石墨烯在锂离子电容器中的应用与进展，并在最后对石墨烯基锂离子电容器的发展前景进行了展望。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

冷冻干燥辅助合成MnO/还原氧化石墨烯复合物及其电化学性能

马腾飞, 马超, 孙瑞, 季红梅, 杨刚

2020 (4): 1044-1051. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0099

摘要 ( 542 )

HTML ( 17 )

PDF(2477KB) ( 293 )

锰氧化物具有理论比容量高、资源丰富、绿色环保等优势，可替代锂离子电池传统负极材料——石墨作为下一代锂离子电池负极材料。但是锰氧化物体积效应严重，在充放电循环过程中会出现严重的粉化和团聚现象。综合氧化锰的高比容量和石墨烯的高导电率优势，本工作采用冷冻干燥辅助水热合成的方法制备了氧化锰/还原氧化石墨烯复合物（MnO/rGO）。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等表征方法和电化学测试，表征了MnO/rGO复合物的结构、形貌和电化学性能。结果表明，冷冻干燥辅助水热合成制备的MnO/rGO复合物，MnO纳米颗粒均匀地分布于石墨烯片层。两者均匀的复合结构有利于抑制充放电过程中MnO粉化现象，同时为锂离子的传递提供通道。MnO/rGO复合物在0.1 A/g的电流密度下循环179圈后，放电比容量依然高达1066.2 mA·h/g，在5 A/g的电流密度下循环120圈后放电比容量为504.3 mA·h/g。rGO不仅提高了复合材料的导电性，同时抑制了MnO的体积效应。采用鼓风干燥辅助法、水热合成的对比样品则出现了明显的团聚现象，比容量低、倍率性能较差。冷冻干燥辅助法能够制备过渡金属氧化物纳米颗粒充分分散于还原石墨烯结构的复合材料，两者复合结构能够提供优良的电化学性能。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高倍率双层碳包覆硅基复合材料的制备研究

李肖辉, 陈北海, 陈干杰, 张跃伟, 王京, 古领先

2020 (4): 1052-1059. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0081

摘要 ( 581 )

HTML ( 29 )

PDF(2205KB) ( 444 )

硅材料作为锂离子电池负极材料具有4200 mA·h/g的超高理论比容量，也因此成为了科研机构和高校的研究热点。但是硅基材料在脱嵌锂的过程中有着巨大的体积变化，膨胀收缩率达300%，这造成了电池在充放电过程中电极材料迅速坍塌，导致了电池的循环寿命大大缩短。为了解决这一问题，本文研究了一种通过水热方法，使石墨烯和碳、硅形成一个双层包覆的三维导电网络结构。实验证明，这种Si/C/G（Si/carbon/graphene）三层结构作为锂离子电池负极材料，表现出了优越的电化学性能，比如超长循环寿命、超大充放电倍率等。这种结构的电极片以0.2 A/g的电流密度充放循环50次，比容量在2469 mA·h/g以上；2 A/g的电流密度充放循环300次，比容量保持在1500 mA·h/g以上；此外在超大电流密度32 A/g的情况下测试，比容量保持在471 mA·h/g，并且具有超强的恢复能力，表现出了卓越的倍率性能，说明这种三维导电网络结构复合材料增加了原始材料的强度韧性及导电性。可见，本工作采用的方法、设计的复合材料结构在很大程度上抑制了硅材料作为负极材料的体积效应，在锂离子电池电极材料的研究发展上具有一定的借鉴意义。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

极耳排布对AGM铅炭电池性能的影响

黄伟国, 王鹏伟, 陈理, 徐志彬, 周志学, 刘孝伟, 王青山, 李妍

2020 (4): 1060-1065. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0029

摘要 ( 419 )

HTML ( 15 )

PDF(4829KB) ( 264 )

本工作研究了极耳在同侧和对侧两种不同的排布方式组成的超细玻璃纤维棉(AGM)铅炭电池在不同电压下的充电析气量、不同充放电倍率下的充放电曲线、不同温度下的容量及深循环性能。并采用SEM和XRD对循环前后的正极活性物质进行表征分析，采用LANHE CT2001D电池循环性能测试仪对电池进行性能测试。研究结果表明，极耳的排布方式对铅炭电池的性能有较大的影响；与极耳在同侧排布方式相比，将极耳以对侧方式排布能提高电池的放电平台，同时可以延缓正极活性物质的软化，提高其循环寿命。此外，极耳对侧排布的电池在不同电压下的析氢量均低于同侧极耳电池，电压越高，析气量差异越大。研究结果为铅炭电池结构的进一步优化提供借鉴。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Sm对La_0.5Nd_0.35-_xSm_xMg_0.15Ni_3.5合金晶体结构和储氢性能的影响

赵鑫, 可丹丹, 吉力强, 胡锋, 蔡颖

2020 (4): 1066-1073. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0068

摘要 ( 348 )

HTML ( 11 )

PDF(1777KB) ( 179 )

金属Sm替代La_0.5Nd_0.35Mg_0.15Ni_3.5合金中的Nd用以提高合金性价比。通过多种研究手段分析了La_0.5Nd_0.35-_xSm_xMg_0.15Ni_3.5合金的相结构、合金形貌以及电化学储氢性能。所制备合金为A₂B₇、A₅B₁₉主相和AB₅残余相组成的多相结构。随着Sm替代量增加（x值由0增加至0.3），相丰度的变化规律为主相A₂B₇和A₅B₁₉先升高后降低，而AB₅残余相相丰度呈相反的变化趋势。合金最大放电容量由334.6 mA·h/g(x=0)升高至346.5 mA·h/g(x=0.20)，当x=0.30时，最大放电容量为331.1 mA·h/g。高倍率放电性能（HRD₂₀₀₀）由41.4%(x=0)升高至63.8%(x=0.20)，当x=0.30时，HRD₂₀₀₀为52.1%。100周期容量循环保持率呈单调上升趋势，由65.6%(x=0)升高至69.2%(x=0.30)。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储释冷循环对岩石材料性能的影响

李国跃, 林曦鹏, 王亮, 王艺斐, 彭珑, 陈海生, 谢宁宁

2020 (4): 1074-1081. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0067

摘要 ( 391 )

HTML ( 15 )

PDF(2417KB) ( 292 )

天然岩石作为深冷储能材料具有适宜温度范围宽、成本低和材料易得等优点，其在深冷温区的热物性和循环稳定性是影响蓄冷单元性能的关键。本文为探究储/释冷循环对岩石深冷储能材料性能的影响，建立了深冷储/释循环实验台，研究了千次储/释冷循环对大理石、花岗岩、石灰岩和玄武岩四种岩石的热物性和强度的影响。实验结果表明，在千次储/释冷循环前后，大理石、玄武岩和石灰岩的外观均无发生明显变化，而花岗岩会存在少量的裂纹和脱落。循环储/释冷千次对岩石的密度、导热系数和比热容均无明显的影响。大理石和玄武岩的抗压强度随着循环次数的增加而基本不变；花岗岩和石灰岩的抗压强度随着循环次数的增加而有较大的提高。基于实验结果获得了在深冷至常温区间内四种岩石材料的导热系数和比热容随温度变化的关系式。对比分析表明，四种岩石的体积储能密度存在较大差异，石灰岩的体积储能密度最大，而花岗岩的最小。本研究将为深冷储能单元及系统的研发提供重要基础数据。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

矩形单元蓄热特性及结构优化

周慧琳, 邱燕

2020 (4): 1082-1090. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0035

摘要 ( 399 )

HTML ( 11 )

PDF(4541KB) ( 212 )

利用FLUENT软件对矩形单元内石蜡的熔化过程进行了数值模拟，分别研究不同的矩形单元上部尺寸、不同壁面温度对单元内石蜡熔化过程的影响，通过非线性拟合获得了单元内液相分数β与无量纲数Fo、Ste、Ra的准则关系式，为优化矩形单元内PCM总体熔化速率提供了方案与依据。研究结果表明：在石蜡熔化过程中，自然对流作为主导传热方式的时间比例随矩形单元上部尺寸的增加先增大后减小；自然对流对传热的强化作用随矩形单元内上部尺寸增加而增大，但平均储热速率随单元内上部尺寸的增加先增大后减小直至趋于平稳，存在最优值；温差是影响PCM熔化的关键因素之一，将温差从43℃提高至53℃，再从53℃提高至63℃熔化时间分别缩短14.63%、24.26%不等。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

低熔点四元硝酸盐圆管内受迫对流换热特性

张春雨, 郭航, 吴玉庭, 张灿灿, 叶芳, 马重芳

2020 (4): 1091-1097. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0020

摘要 ( 493 )

HTML ( 13 )

PDF(1273KB) ( 373 )

为了验证经典对流换热关联式对于新型的低熔点四元硝酸盐的适用性，该文研究了不同工况下低熔点四元混合硝酸盐在套管式换热器内的受迫对流换热特性。通过套管式换热器内管中的熔盐与壳侧的导热油的换热实验，测量得到熔盐与导热油在套管式换热器实验段的进出口温度，并获得了熔盐与导热油的总传热系数。通过威尔逊分离法从总传热系数中分离得到熔盐侧的对流换热系数，从而研究圆管中熔盐的对流换热特性。结果表明：该低熔点四元盐在研究的充分发展紊流区域内，其雷诺数在1×10⁴～5×10⁴之间，普朗特数在4.9～15.5之间，熔盐和导热油的总换热系数在670～1300 W/(m²·K)之间，熔盐侧的对流换热系数在2900～7800 W/(m²·K)之间变化。根据实验数据拟合得出了低熔点四元盐在圆管中紊流段的对流换热关联式。将实验数据与经典的对流关联式比较发现，经典关联式仍然适用于低熔点四元混合硝酸盐的管内对流换热。该研究为熔融盐在太阳能热发电中的实际应用提供了参考数据。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

泡沫铁/石蜡复合相变储能材料放热过程及其热量传递规律

万倩, 何露茜, 何正斌, 伊松林

2020 (4): 1098-1104. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2019.0280

摘要 ( 520 )

HTML ( 11 )

PDF(1940KB) ( 368 )

石蜡作为相变储能材料具有储能密度大的优势，但其导热率较低。以石蜡作为相变储能材料、金属泡沫铁作为导热增强材料，通过对泡沫铁/石蜡复合相变储能材料的制备及其放热过程测试，探究了两种厚度金属泡沫铁对石蜡放热过程的强化作用和传热过程。结果表明，泡沫铁能缩短石蜡放热时间，提高放热效率。相比对照组，厚10 mm和15 mm的泡沫铁/石蜡复合相变储能材料相变时间分别缩短了1/3和1/4，相变放热密度分别减小了1.60%和3.26%，两者的相变放热速率是相应对照组的1.44和1.27倍。同时，还对15 mm泡沫铁/石蜡复合相变储能材料放热过程中，对流换热系数与相变时间和材料温度的关系分别进行了模拟，得到相应的理论公式，该公式所求得的模拟值与实际值较接近，可用于预测不同放热时间或材料温度下复合相变储能材料的换热能力。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

纳米增强型复合相变材料的传热特性

刘丽辉, 莫雅菁, 孙小琴, 李杰, 李传常, 谢宝姗

2020 (4): 1105-1112. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0044

摘要 ( 558 )

HTML ( 12 )

PDF(2014KB) ( 390 )

高导热颗粒常被用来增强相变材料(phase change materials，PCMs）的固有导热性能。为研究纳米颗粒种类、含量和分散剂对纳米增强型复合相变材料(nano-enhanced PCMs, NePCMs）传热过程的影响，本文采用纳米石墨(nano graphite，NG）和纳米椰壳炭(nano coconut shell based-carbon，NC）来提高石蜡的导热性能，使用T型热电偶监测不同边界温度下各复合相变材料熔化过程的温度变化，并用红外热像仪观察整体的温度分布。实验结果表明：纳米颗粒能够增强PCMs的热传递性能，且相同浓度下添加纳米石墨的石蜡传热速率更快，但纳米颗粒在相变过程中易分散不均匀；分散剂能够改善纳米颗粒在PCMs中的分散性能从而增强NePCMs的传热速率，其中用油酸作分散剂时能最大程度促进NePCMs的传热；分散良好的情况下，NePCMs的传热性能随其浓度的增大而增强。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针刺和挤压作用下动力电池热失控特性与机理综述

许辉勇, 范亚飞, 张志萍, 胡仁宗

2020 (4): 1113-1126. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0028

摘要 ( 1196 )

HTML ( 59 )

PDF(3630KB) ( 1785 )

动力电池热失控是电池的一种不可逆失效现象，严重时电池燃烧爆炸会导致电动车辆燃烧，造成财产损失甚至严重的人身伤害。研究动力电池热失控对掌握电池失效规律和特性，优化电池设计，提升电池品质，降低电池热失控风险意义重大。在车辆实际运行中，机械滥用是触发动力电池热失控的重要原因之一。其中，针刺方法和挤压方法是动力电池热失控机械触发因素的典型研究方法。该文综述了针刺和挤压方法触发动力电池热失控的研究进展，并按照温度的动态变化，将电池热失控过程划分为4个阶段，接着结合电池正负极材料、隔膜、电解液、电池结构设计等方面，系统分析了针刺方式和挤压方式触发动力电池热失控的多项影响因素。相关研究结果表明，针刺和挤压方法的选择、电池荷电状态、电池内部结构设计和电池化学体系均对动力电池热失控结果有很大的影响。其中，电池内部结构设计和电池化学体系的选择是影响电池热安全性能的本质因素，机械等滥用方式导致电池产生大规模的内短路是触发热失控最直接的原因。最后，该文归纳分析了相关研究结果，对未来动力电池热失控研究方法和方向进行了展望，并对电池安全设计提出了合理化建议。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高能量密度锂离子电池结构工程化技术探讨

杨续来, 张峥, 曹勇, 刘成士, 艾新平

2020 (4): 1127-1136. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0147

摘要 ( 794 )

HTML ( 57 )

PDF(1354KB) ( 1094 )

基于商业化应用的锂离子电池材料体系，对电池结构进行工程化设计优化，是目前提升锂离子电池能量密度的重要研究方向。本文对比了电池尺寸、集流体厚度、N/P比和电极厚度等工程化因素在提升电池能量密度方面的潜力及风险，表明增加电极厚度是提高电池能量密度的主要工程化技术途径，但随之会带来电池倍率和寿命等性能下降的问题；基于此，从多孔电极理论出发，重点分析了影响厚电极电池性能的电极结构因素，综述了实用化厚电极的可能实现途径。综合分析表明，通过激光刻蚀、多层涂布等工程化技术，构建具有低曲折度、梯度孔隙率分布结构的实用化厚电极，有望实现厚电极在提高锂离子电池能量密度的同时兼顾电池倍率和寿命等性能。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锂离子电池低温充电老化建模及其充电策略优化

王泰华, 张书杰, 陈金干

2020 (4): 1137-1146. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0078

摘要 ( 641 )

HTML ( 33 )

PDF(2529KB) ( 651 )

为了促进新能源汽车在寒冷地区的推广，对锂离子电池低温充电老化及其充电控制策略的研究具有重要意义。本工作基于大量低温充电实验数据，建立了多应力低温充电老化模型。以温度为主要影响因素，同时考虑充电截止电压和充电倍率及充电循环次数对电池老化的影响。引入衰退加速度因子，将多个充电应力相结合作用于整体模型，并对模型的估计精度进行了仿真测试。在此基础上引入遗传算法对充电控制策略进行优化，以充电电压为基准，将达到充电截止电压前的充电过程均分为多个充电阶段，将各阶段充电电流作为遗传算法的基因序列，以充电老化速率和充电时间作为优化目标，进行迭代优化。仿真结果表明所建立的低温充电老化模型具有较高的参数估计精度，充电控制策略能够有效较少电池老化并节约充电时间。通过设计的充电控制器对充电策略进行了实验测试，测试结果与仿真结果相同。对电池低温充电进行的实验，摸索了低温充电对电池寿命衰退影响的规律，实验数据、老化模型和充电策略优化方法有较为直接的参考价值。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于自适应扩展卡尔曼滤波的锂离子电池荷电状态估计

李嘉波, 魏孟, 李忠玉, 焦生杰, 叶敏, 徐信芯

2020 (4): 1147-1152. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0071

摘要 ( 659 )

HTML ( 19 )

PDF(1687KB) ( 351 )

锂离子电池荷电状态(SOC)是电池管理系统(BMS)重要的参数之一，准确估计可以提高电池的使用寿命。然而在SOC估计过程中，会受到如测量设备的精度、噪声等外界因素的干扰，降低SOC的估计精度。为了提高 SOC的估计精度，针对扩展卡尔曼滤波(EKF)算法易受噪声干扰，提出了以新息自适应扩展卡尔曼滤波来提高SOC的估计精度和稳定性。通过实验工况采集的数据，并与传统的EKF进行对比，估计误差可以控制在3%以内，验证了该模型的有效性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于粒子群算法的最小二乘支持向量机电池状态估计

王语园, 李嘉波, 张福

2020 (4): 1153-1158. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0075

摘要 ( 456 )

HTML ( 19 )

PDF(1294KB) ( 247 )

电池荷电状态(SOC)作为电池管理系统(BMS)重要参数之一，准确估计SOC尤为重要。由于SOC在估计过程中常会受到电压、电流、充放电效率等众多因素的影响，因此很难准确估计SOC。为了提高SOC的估计精度，本工作提出了基于最小二乘支持向量机(LSSVM)机器学习的锂离子电池SOC估计模型。将该电池的电流、电压和温度作为模型的输入向量，SOC作为模型的输出向量，为了更好的获得LSSVM模型的参数，提出了利用自适应粒子群算法来进行参数优化，从而获得高精度SOC估计模型。通过恒流充放电实验采集的数据，并和未优化的粒子群优化的LSSVM、支持向量机(SVM)神经网络(NN)相比，所提模型的SOC估计精度误差为1.63%，验证了算法的有效性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于三矢量的储能型准Z源光伏逆变器模型预测电流控制

汤旻安, 杨尚梅, 许希元

2020 (4): 1159-1166. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0039

摘要 ( 438 )

HTML ( 8 )

PDF(2762KB) ( 310 )

本工作针对传统模型预测电流控制存在电流脉动较大而导致电流控制精度较低的问题，提出一种应用于储能型准Z源逆变器(energy-storage quasi-Z source inverter，ES-qZSI)的三矢量模型预测电流控制。首先以d、q轴电流为控制变量，根据最近三矢量原则构造6个虚拟电压矢量，以便逆变器输出电压矢量范围可以覆盖任意方向和幅值，提高了系统的电流控制精度。然后利用d、q轴最小电流误差原则计算各离散电压矢量的作用时间，最后经6次电流预测，得到作用于逆变器的最优电压矢量。仿真结果显示，与传统模型预测控制方法相比，该方法的电流畸变率降低了2.92%，电流脉动更小，逆变器的输出性能更优越。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于外部储能式动力电池放电均衡系统仿真研究

郑征, 高卫星, 张茜

2020 (4): 1167-1177. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0016

摘要 ( 377 )

HTML ( 11 )

PDF(1986KB) ( 425 )

针对单体电池之间的差异使电池组在循环工作过程中出现充放电速率不一致，工作效率不高，能量利用率低及缩短使用寿命等问题，设计了基于超级电容下反激式多绕组变压器动力电池积极均衡电路。超级电容作为外部储能元件，配合多绕组变压器，以电池电压和荷电状态作为判断条件，进行单体电池能量均衡控制。仿真实验表明，该均衡电路及对应控制策略能够有效弱化电池组在工作过程中出现的木桶效应，提高电池组能量利用率，增加续航能力，延长电池组使用寿命。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于热电制冷的车用太阳能空调系统

娄放, 张恒运, 解道昌, 刘俊良, 毛德文, 孙其富, 李源杰

2020 (4): 1178-1185. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0031

摘要 ( 464 )

HTML ( 11 )

PDF(1819KB) ( 651 )

本工作研究了基于热电制冷的车用太阳能空调系统，该系统通过太阳能板独立供电并对模拟车厢空间温度进行调节。试验系统包括太阳能板、锂电池等供能装置及由热电制冷片所组成的空调制冷系统,电池模组采用1×4方形磷酸铁锂电池串联组成，模拟箱体尺寸为400 mm×400 mm×400 mm，内置6个温度传感器进行气温测量，侧壁安置热电偶和热流计以测量壁面温度和通过壁面的热流量。试验研究了太阳能空调的制冷性能，获得了在热电制冷片串联和并联连接情形下箱体的降温曲线，实时测量试验箱体内的热流量，分析了热电制冷片的制冷工作效率及其计算方法。结果表明，环境温度为27 ℃，两块热电制冷片串联情形下持续工作30 min，密闭箱体内平均温度可降至18.3 ℃，平均制冷系数为1.03，有效制冷系数为0.79（排除壁面热流量）；在两块热电制冷片并联时，密闭箱体内平均温度可降至16.7 ℃，平均制冷系数为0.38，有效制冷系数为0.28（排除壁面热流量）。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

飞轮储能游梁式抽油机仿真分析

韩传军, 田德高, 周勇

2020 (4): 1186-1192. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0033

摘要 ( 497 )

HTML ( 21 )

PDF(2852KB) ( 349 )

为研究储能飞轮对游梁式抽油机性能的影响及节能效果，从理论上推导了影响电动机输出功率的数学模型，并建立了飞轮储能游梁式抽油机的虚拟样机模型，采用ADAMS进行仿真分析验证了模型的可行性，并探讨了不同传动比和转动惯量对游梁式抽油机性能的影响。结果表明：抽油机工作在上冲程时飞轮释放能量，在下冲程时飞轮吸收能量；游梁式抽油机中安装储能飞轮可有效降低电机启动扭矩，并减小电机扭矩、功率和速度的波动幅值；随着储能飞轮转动惯量的增大各项参数的波动幅值均有所减小，但一定程度上延长了电机的启动时间；通过计算电机功耗发现，在不同飞轮转动惯量下，飞轮还可以抑制倒发电现象，且随着转动惯量增大电机平均功率减小，使游梁式抽油机节能效果更为明显。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于自适应CKF的老化锂电池SOC估计

郑涛, 张里, 侯杨成, 陈薇

2020 (4): 1193-1199. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0005

摘要 ( 493 )

HTML ( 15 )

PDF(1589KB) ( 357 )

锂电池的荷电状态(SOC)估算是电动汽车的系统管理与能量控制的重要参数。在SOC估算过程中，电池参数变化和老化问题会对结果造成很大影响。针对这一问题，在递推最小二乘法算法(RLS)辨识锂电池模型的参数的基础上更新电池容量,通过容积卡尔曼滤波(CKF)估算电池SOC，结合RLS和CKF实现在电池参数发生变化时准确估计SOC。以锂离子电池作为对象，应用所提出的算法实现锂电池的SOC在线估计，验证算法的准确性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

一种改进的支持向量机回归的电池状态估计

李嘉波, 魏孟, 李忠玉, 叶敏, 焦生杰, 徐信芯

2020 (4): 1200-1205. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0076

摘要 ( 338 )

HTML ( 14 )

PDF(1521KB) ( 320 )

锂离子电池荷电状态（SOC）估计在电池管理系统（BMS）尤为重要，由于SOC不可直接测量，因此估计精度很难保证。为提高电池荷电状态估计精度，采用通过最小二乘支持向量机（LSSVM）建立电压、电流和SOC之间的关系。不同的是，为了减小电压和电流因变化造成SOC估计精度低，提出了一种改进的LSSVM的锂离子电池SOC在线估计方法。将上一时刻的电压测量值、电流测量值以及上一时刻SOC的估计值，作为模型的反馈量，并和当前时刻的电压值和电流值，共同作为模型的输入量，来估计当前时刻的SOC。实验结果表明，与LSSVM相比，所提方法误差控制在1%以内，验证了所提方法的有效性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于高斯过程回归的UKF锂离子电池SOC估计

魏孟, 李嘉波, 李忠玉, 叶敏, 徐信芯

2020 (4): 1206-1213. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0003

摘要 ( 550 )

HTML ( 23 )

PDF(3795KB) ( 447 )

高精度的电池荷电状态估计是电动汽车电池管理系统的关键技术之一，其估计精度直接影响能量管理效率和汽车的续航里程。传统的滤波方法基于模型来估计电池SOC，但难以建立锂离子电池精确的数学模型。针对此问题，提出一种基于高斯过程回归的无迹卡尔曼滤波(UKF)锂离子电池SOC估计方法，使用高斯过程回归在有限的训练数据下建立等效电路模型的测量方程，在UKF和高斯过程回归之间建立关联。该模型能够充分联合利用现有实验数据和被预测实时状态数据，实现SOC估计。结果表明，与传统UKF相比，基于高斯过程回归的UKF算法具有较高精确性。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高比特性高压锂离子电池组技术专利分析

圣冬冬, 王海涛, 施颖杰, 都红

2020 (4): 1214-1219. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0066

摘要 ( 506 )

HTML ( 29 )

PDF(1254KB) ( 500 )

锂离子电池是一种充电电池，主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。高比特性高压锂离子电池具有循环性能好、低自放电、无记忆效应、比能量高和绿色环保等性能优势，成为当前国内外储能电池研究的重点。针对高比特性高压锂离子电池组的专利申请趋势和技术生命周期进行了分析，梳理出高比特性高压锂离子电池组专利申请的地域分布和全球主要专利申请人，通过对主要专利申请人的专利布局进行分析，指导相关研究单位有效进行专利布局和避免产生专利纠纷，降低研发过程中的专利侵权风险；同时通过技术功效分析寻求重点研发方向的技术创新。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能科学与技术专业本科生培养计划的建议

张强, 韩晓刚, 李泓

2020 (4): 1220-1224. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2020.0164

摘要 ( 572 )

HTML ( 42 )

PDF(1468KB) ( 565 )

2020年2月，教育部、国家发展改革委、国家能源局联合发布了《储能技术专业学科发展行动计划（2020—2024年）》，这对于我国发展储能科学与技术，培养优秀专业人才具有里程碑意义。本文提出了初步的“储能科学与技术”专业的本科生培养计划，包括培养目标、培养要求、知识体系、课程规划等一般性建议，希望对理科、工科以及理工科综合类高等院校的储能专业设置有一定的参考价值，以求不断细化，共同完善。从本期文章开始，将在《储能科学与技术》杂志设立《储能教育》专栏，欢迎相关的主管领导、教授、学者和储能企业人力资源主管分享和讨论线上线下针对本科生、研究生、博士生以及技术人员的储能专业培训体系。

数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

期刊目录