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期刊信息/Journal information
储能科学与技术
化学工业出版社
储能科学与技术

化学工业出版社

丁玉龙

双月刊

2095-4239

energystorage_cip@163.com;esst_edit@126.com

010-64519601/9602

100011

北京市东城区青年湖南街13号

储能科学与技术/Journal Energy Storage Science and TechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《储能科学与技术》（Energy Storage Science and Technology）是化学工业出版社、中国化工学会联合主办的国内唯一的储能专业期刊，由中国石油和化学工业联合会主管，国内统一刊号CN 10-1076/TK，中国科学引文数据库核心期刊（CSCD）、中国科技核心期刊，中国化工学会及储能工程专委会会刊。目前已被美国《乌利希期刊指南（网络版）》（Ulrichsweb）、英国科学文摘数据库（INSPEC）和美国《化学文摘（网络版）》（CA）收录，荣誉主编为英国伯明翰大学丁玉龙教授。
正式出版
收录年代

    粉末尺寸对等离子喷涂Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3电解质成分与结构的影响

    熊思琪卜晓晨雒晓涛李长久...
    3307-3318页
    查看更多>>摘要：全固态锂离子电池(ASSLiBs)由于其能量密度高、安全性好、长期稳定性优越等特点,被广泛研究应用于替代液态电解质锂电池,而发展致密高性能固态电解质的低成本大规模制备技术是推动ASSLiBs商业应用的关键.NASICON型Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)固态电解质因其离子电导率高、化学稳定性优越,有望应用于ASSLiBs制造.本研究采用具有低成本制造特征的大气等离子喷涂技术制备了LATP单个粒子和涂层,系统研究了喷涂参数和粉末粒径对涂层中的P元素含量和涂层的组织结构的影响,探讨了喷涂过程中P元素蒸发损失存在的尺寸效应.结果表明电弧功率对可完全熔化的LATP粒子的临界直径具有显著影响,能够完全熔化的最大粉末粒径随电弧功率的增加而增大,在42 kW下,50 μm以下的粉末可以完全熔化;在完全熔化条件下,当粉末粒径小于25 μm时,P的损失量随着粉末粒径的增大而减少;当粒径大于25 μm时,P的蒸发损失达到最小且随粉末粒径变化较小;电弧功率对P的蒸发影响显著,当电弧功率从34 kW增加至42 kW时,P的损失量从5%增加至10%.采用粒径范围30～50 μm的LATP粉末,通过喷涂参数适配,可以制备具有良好层间结合,相结构稳定的适合于ASSLiBs的致密LATP电解质.

    全固态锂离子电池等离子喷涂LATP元素优先蒸发尺寸效应

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    广告索引

    3318页
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    质子电池负极材料W掺杂α-MoO3的制备和研究

    马晓锋邵钦君陈剑
    3319-3333页
    查看更多>>摘要：质子带有一个正电荷,具有最小的离子半径和最轻的质量;并且氢元素在地球上的丰度较高,可充电的质子电池有望成为下一代新型储能二次电池.目前,常被用作质子电池负极材料的有α-MoO3、WO3、TiO2和MXenes等,尚存在放电比容量低、倍率性能差等问题.α-MoO3是一种层内由[MoO6]八面体双亚层组成、层与层之间通过范德华力相连接的层状晶体化合物,3电子反应对应较高的理论比容量558 mAh/g,且嵌脱质子的电极电势较低,是最有应用前景的质子电池负极材料之一.但是,在水系电解液中,当电池放电时,水合质子在α-MoO3表面脱溶剂化可导致材料的晶格扭曲和坍塌,造成材料的可逆容量衰减.本工作首次合成了W掺杂的α-MoO3材料.XRD和RAMAN结果显示,掺杂的W进入化合物的Mo位点形成了键能更高的W—O键,并增强了层间的Mo=O键.并且,W6+的离子半径为0.60 Å,较Mo6+的0.59 Å更大,W掺杂材料的层间距从未掺杂时的13.84 Å增大到掺杂后的13.87 Å.电化学研究结果显示,质子嵌入W掺杂的α-MoO3的反应动力学得到明显提升,电极反应从由质子在材料中的固相扩散传质控制转变为由电极表面的转化反应控制为主.α-MoO3 和W0.035Mo0.965O3材料分别以5 C(1 A/g)倍率进行充放电,可逆比容量分别为202.4 mAh/g和189.2 mAh/g.充放电循环600圈后,W0.035Mo0.965O3 的容量保持率为83.0%,而α-MoO3 的仅为69.6%.当放电倍率提高至125 C(25 A/g)时,W0.035Mo0.965O3材料仍表现出144.2 mAh/g的放电比容量,而α-MoO3的放电比容量仅为90.7 mAh/g.最后,本工作以MnO2为正极、W0.035Mo0.965O3为负极、玻璃纤维纸为隔膜、2 mol/L H2SO4+1 mol/L MnSO4为电解液组装了全电池.该电池以15 C倍率(3 A/g)放电的可逆比容量为177.0 mAh/g,循环400圈后的容量保持率为83.8%.研究结果表明,W掺杂有效提高了α-MoO3材料的稳定性和倍率性能.

    质子电池α-MoO3钨掺杂负极

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    储能模组内多孔防火材料增强液氮灭火效能研究

    王红羽袁狄平石兵兵张国维...
    3334-3342页
    查看更多>>摘要：频发的锂离子电池火灾事故对分布式储能锂电池组的应用产生了巨大影响.深度冷却和持续降温是抑制并解决电池火灾的关键.为了探究多孔防火材料对液氮灭火效能的增强作用,搭建了储能模组火灾液氮灭火实验系统.通过在储能模组内铺设多孔防火材料的方式研究了玻璃棉、纳米气凝胶、硅酸铝陶瓷纤维和防火海绵四种多孔防火材料与液氮协同作用对模组内锂电池组火灾的灭火效果.实验结果表明,相同液氮用量条件下,与单独喷射液氮相比,在模组内加装多孔防火材料可以有效提升液氮的灭火效能.液氮与纳米气凝胶协同作用时,热失控电池表面回升最高温度仅为28℃,比液氮单独作用时降低了63℃,其余三种工况的电池表面回升温度也均低于液氮单独作用.此外,多孔防火材料的铺设方式对液氮灭火效能影响明显,材料侧壁铺设对热失控电池组的灭火效果优于底面铺设.本研究结果可为储能模组锂电池灭火技术提供参考.

    锂电池热失控多孔防火材料灭火效能

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    锂离子电池微过充循环老化特性与失效机理研究

    闵越明张闯刘文杰刘素贞...
    3343-3356页
    查看更多>>摘要：锂离子电池在实际工作中会因为电池组的不一致性或充电系统故障而出现微过充现象,长期循环会引发安全隐患.为探究微过充循环对锂离子电池老化特性及其失效机理的影响,将电池分别过充至不同截止电压,应用电化学阻抗谱、弛豫时间分布和容量增量分析等技术对其进行老化分析,并结合拆解后电极的扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)表征加以验证.实验结果表明,与正常循环相比,微过充循环会显著加速电池老化,导致电池比容量衰减速度加快;随着循环次数的增加,电池内部的可用锂离子和活性材料不断消耗,电池各类阻抗明显增加,其中4.5 V微过充循环电池的电荷转移电阻较初始状态增加了196.15%;微过充循环还会加剧电池极化现象,降低材料的循环稳定性;微过充循环后,电池的活性材料逐渐从集流体上脱落,正极材料的活性颗粒破裂,负极材料表面固体电解质界面(SEI)膜增厚,F、P元素含量显著增加.

    锂离子电池微过充循环电化学阻抗谱老化特性失效机理

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    污泥焚烧炉渣/硝酸钾复合相变储热材料制备及性能

    熊亚选尹心成宋超宇任静...
    3357-3368页
    查看更多>>摘要：未妥善处理的市政污泥会导致部分的生态环境受到不可逆的影响,通过焚烧处理可有效缓解所带来的危害.但污泥焚烧炉渣中又存在难以固定的重金属.为有效解决重金属的固定问题,同时制备低成本、环境友好的复合相变储热材料,提出以市政污泥焚烧炉渣作为骨架材料,硝酸钾为相变储热材料,采用冷压-烧结法制备5种不同质量比的污泥焚烧炉渣/硝酸钾复合相变储热材料,并对其宏观形貌、微观形貌、抗压性能、热稳定性、化学相容性、传热储热性能、经济性及CO2排放量进行表征和分析.结果表明,在100～380℃范围内,污泥焚烧炉渣与硝酸钾的最佳质量比为5∶5(样品SC3),储热密度为322.45 J/g,潜热为41.75 J/g,最大热导率为1.04 W/(m∙K);抗压强度达到153.78 MPa;两者间具有良好的化学相容性,且在样品SC3中均匀分布;经1000次加热/冷却循环后的样品SC3具有良好的高温热稳定性;储热成本为63.06元/MJ;总CO2排放量为1083.53 kg/t,低于传统骨架材料基复合相变储热材料的总CO2排放量,有较好的环境效益,具有较好的可行性.

    市政污泥骨架材料储热热稳定性化学相容性

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    SSD/PAM-SA双网络复合相变水凝胶的制备及热性能研究

    闫博康李林峰李元元程晓敏...
    3369-3375页
    查看更多>>摘要：为解决无机水合盐相变材料在实际应用中稳定性差的问题,拓宽无机水合盐相变材料在中低温热能存储领域的应用范围,本研究通过聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)和海藻酸钠(sodium alginate,SA)双网络水凝胶包覆Na2SO4·10H2O(sodium sulfate decahydrate,SSD)制备了一种相变温度范围为30～45℃的无机水合盐复合相变材料.实验通过SEM、FT-IR、XRD和DSC等方法对相变水凝胶的微观结构、化学成分、晶体结构和热物理性能进行测试分析.结果表明,SSD能够有效地被双网络水凝胶包覆形成复合相变水凝胶,相变水凝胶具有较高的热导率、良好的形状稳定性和出色的控温性能.当SSD质量分数为70%时,相变水凝胶的熔融焓达到123.91 J/g.相变水凝胶在经历500次热循环后,相变水凝胶的相变潜热和温度均保持稳定,显示出良好的热循环稳定性.本研究有效解决了无机水合盐相变材料稳定性差的问题,为后续无机水合盐在中低温热能储存领域的应用提供了新的思路和理论数据支撑.

    十水硫酸钠双网络水凝胶相变材料热性能

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    基于中低温相变材料的管壳式储热单元传热性能数值分析

    王海岚张晓宇国建鸿赵勇...
    3376-3387页
    查看更多>>摘要：针对管壳式相变储热单元换热效率低的问题,设计一种带有径向矩形翅片的复合盐管壳式相变储热单元,进行数值模拟并与实验研究对比验证,然后选择适当的性能指标分析模拟结果.采用ANSYS FLUENT进行三维瞬态仿真,改变换热流体入口温度及储热单元翅片间距进行储热过程的数值计算,对相变材料温度变化、传热过程及熔化情况进行对比分析.结果表明:提高换热流体温度和缩小翅片间距是有效强化换热的手段.在本工作中,换热流体与相变材料复合盐CH3COONa·3H2O-KCl相变温差每增加5℃,相变材料熔化速率分别提升 54.98%、34.67%、23.92%、18.13%、14.45%,潜热储热速率分别提升 61.56%、45.79%、35.15%、27.04%、22.31%,速率提升效果均逐渐减弱.翅片间距每缩短10 mm,相变材料熔化速率分别提升32.37%、41.26%、38.66%,储热量随之减少6.40%、11.95%、6.55%,储能密度降低0.53%、10.97%、1.57%,实际应用中需综合换热能力、成本等方面问题选择合适的翅片间距.本工作可为实际工程中储热单元的设计优化提供理论支持.

    数值模拟相变储热管壳式储热单元中低温相变材料强化换热

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    塑料膜复合集流体在锂离子电池应用中的挑战与改进措施

    董先锋张稚国李华清王莉...
    3388-3399页
    查看更多>>摘要：塑料膜复合集流体(PFCC)是一种具有金属层+塑料聚合物+金属层的类三明治结构的新型电池集流体,可以提高锂离子电池的能量密度和安全性,因此受到了电池相关研究者的广泛关注.但PFCC也为锂离子电池的应用带来很多挑战,使其产业化进程缓慢.本文总结了其带来的诸多挑战,例如,聚合物-金属间结合力弱导致在聚合物层电解液浸泡时易脱层、导电性差使其过流能力下降、聚合物层易被腐蚀等,同时对其相关机理展开了详细的阐述:部分聚合物为非极性分子,与金属层间作用力弱;聚合物自身绝缘;PET易被催化解聚及热稳定性差等缺点.针对以上不足,本文系统地归纳了PFCC在锂离子电池应用技术中的发展历程,同时明确了可以通过界面工程、材料调控、加工技术和设备优化等方法、措施对其进行改进,例如:设置焊接质量的实时监控系统,建立多功能界面强化层,设计集流体内外功能性结构等,以期为PFCC的发展奠定理论基础,并推动PFCC在锂离子电池中的应用.

    锂离子电池复合集流体金属涂层塑料基膜界面问题

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    化学电源内阻测量及状态监测策略分析研究

    蒋杭廷张倩倩张松通祝夏雨...
    3400-3422页
    查看更多>>摘要：内阻是表征电池寿命以及电池运行状态的重要参数之一,是衡量电子和离子在电极内迁移或扩散难易程度的主要标志,其测量时的准确度易受到测量温度和压力等环境变量的影响,准确检测化学电源内阻对提高电池管理的精度具有指导意义.面对当前内阻测量变量多、误差大和应用单一等问题,本文梳理分析了近年来混合脉冲功率特性法、直流内阻测试法、交流注入法、直流放电法和电化学阻抗谱法这五种典型锂离子电池内阻测量方法的相关研究工作,重点介绍了内阻受内外环境的具体影响,创新性地引入了内阻和电池寿命、电池状态以及电池安全预警之间的关系,为提高化学电源性能评估的准确性、预测化学电源寿命和优化化学电源使用提供了解决方案,最后对内阻的测量方法和机器学习模型的改进策略进行了研判和讨论,提出了内阻测量需要达到测试时间短、测试一致性好和精度高的量化评价指标,有望持续丰富内阻测量方法及其应用,从而进一步推动化学电源内阻的精准测量以及对电池模组的状态监控与分析,为提高各类化学电源内阻的测量精确度提供新的思路和方法借鉴.

    交流阻抗直流阻抗电池寿命预测健康状态机器学习

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