期刊,储能科学与技术 2024年卷10期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

储能科学与技术

化学工业出版社

主办单位：化学工业出版社

主　　编：丁玉龙

出版周期：双月刊

国际刊号：2095-4239

电子邮箱：energystorage_cip@163.com;esst_edit@126.com

电　　话：010-64519601/9602

邮政编码：100011

地　　址：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

飞轮储能用永磁电机研究进展

徐帆戴兴建王又珑胡东旭...

3423-3441页

查看更多>>摘要：高速永磁电机能够满足飞轮储能系统对电机高效率、高功率密度的需求,目前主要还存在高速、高功率带来的转子旋转强度和转子散热这两个问题,永磁体的旋转离心载荷只能由转子结构来承担、真空运行高热阻条件增加了问题的难度.本文分析了飞轮储能用永磁电机的各种分类及其结构特点,对比了多个飞轮储能永磁电机案例中的主要参数,分析了永磁电机各类电磁损耗的计算方法、损耗减低措施.总结不同飞轮永磁电机的各项损耗占比,永磁电机额定状态下电磁损耗与额定功率的比值一般不超过5%,大功率永磁电机的转子损耗与额定功率的比值往往低于0.4%.简要回顾了永磁电机的热管理研究现状.新型永磁材料、转子直接冷却和飞轮电机转子一体式结构研究是未来飞轮储能永磁电机发展的重要方向.

关键词：

飞轮储能永磁电机损耗散热方式

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高功率储能器件的研究进展

滕国营王新改孟海军丁飞...

3442-3452页

查看更多>>摘要：由于技术原理不同,高功率储能器件在能量密度、功率特性和持续释能时间等方面差异较大,发展水平不一,所适用场景也不同.目前缺乏以单一技术特点为主线对典型高功率储能器件进行系统性梳理,使不同受用者对高功率储能器件有更加清晰的了解.本文概述了不同高功率储能器件的原理及适用场景,并从能量密度、功率密度、高功率特性等方面对各类高功率器件进行对比;重点以持续释能时间为轴线,对高功率储能器件水平现状进行分类论述,并对其未来发展方向进行总结讨论;最后,对高功率储能器件的发展作出展望.

关键词：

高功率储能器件金属薄膜电容器飞轮储能双电层电容器锂离子电容器锂离子电池

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用于Li-CO2电池的阴极催化剂:发展及挑战

王雨锟李雪莲雷普英齐凯...

3453-3466页

查看更多>>摘要：在能源危机与温室效应日益加剧的形势下,Li-CO2电池作为一种兼具高效储能与CO2气体利用的新型器件,具有重大的研究意义.鉴于电池涉及多相反应,电子传递与物质转移主要发生于阴极,因此,Li-CO2电池阴极催化剂的设计与制备显得尤为重要.本文探讨了Li-CO2电池作为新型储能器件的优势,基于Li-CO2电池充放电反应机理的发展历程,深入探讨了目前其面临的关键挑战,如充放电电位差较大,容量衰减快和循环稳定性差等问题,将解决方案聚焦于阴极催化剂的研发,提出高效催化剂应该满足的核心条件.总结了近年来碳基非金属,贵金属和过渡金属等传统催化剂在Li-CO2电池领域的应用情况,并深入分析了各类催化剂的优势与不足;本文重点介绍了新兴的单原子催化剂与氧化还原介质研究进展,通过结构表征和理论计算证明其在Li-CO2电池领域展现出卓越的催化性能;本文深入剖析了Li-CO2电池进一步发展所面临的关键问题与严峻挑战,并对单原子催化剂未来的研究方向进行了展望,旨在为推动Li-CO2电池技术的不断进步提供有益的参考与借鉴.

关键词：

Li-CO2电池反应机理正极单原子催化剂

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锂离子电池石墨负极失效及其先进表征方法

杜进桥田杰李艳蔡普...

3467-3479页

查看更多>>摘要：在便携式设备和电动汽车发展日益受到关注的背景下,锂离子电池凭借其能量密度高、循环寿命长、自放电小等优点成为了大规模应用的商业电池.然而,锂离子电池在使用的过程中存在析锂、短路、热故障以及产气等多种失效形式,造成了锂离子电池容量衰减、电池膨胀、热失控等.因此,揭示电池失效原因对高安全长寿命锂离子电池进一步发展有着巨大的推进作用.本文针对锂离子电池中应用较为普遍的石墨负极,阐述了石墨负极在析锂、高低温、过充等条件下的失效机制,并重点介绍了对于不同失效机制下的先进表征方法,其通过石墨的结构、脱嵌锂时的相变、石墨表面的形貌、负极所释放的热量和反应所产生的气体等多种途径进行分析,总结出四种失效原因主要影响了石墨层间距、石墨脱嵌锂时的相变、活性锂的损耗,另外还会有界面膜生成以及一系列副反应等失效机制.最后,本文归纳了针对各种失效原因的表征方法并进行了分类,同时展望了对于电池失效分析的规范化和标准化,对未来的电池失效分析研究有一定的推动作用.

关键词：

锂离子电池石墨负极失效析锂高低温过充

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锂离子电解液溶剂/空气混合物爆炸特性实验研究

王杰宁潇尧王学辉汪箭...

3480-3490页

查看更多>>摘要：本工作利用爆炸极限与点火能测试反应平台开展了典型锂离子电解液溶剂碳酸甲乙酯(EMC)蒸气爆炸实验,首次测量了不同初始温度与当量比条件下EMC的最大爆炸压力Pmax、爆炸下限LFL等爆炸危险性基础参数,并利用数值模拟方法开展了燃烧化学反应动力学机理分析数值模拟分析.结果表明EMC/空气混合气体的最大爆炸压力Pmax随着当量比的增加呈先增大后减小的趋势,并且在当量比ϕ=1.2附近取到最大值;随着温度的增加,Pmax呈递减的趋势,且Pmax与初始温度的倒数1/T0呈线性关系;由于存在热损失,在相同工况下,Pmax,exp均小于最大绝热爆炸压力Pmax,ad.EMC/空气混合气体的爆炸下限LFL随着T0的升高而降低,并呈线性关系,且对燃料爆炸下限经典模型的参数进行了修正,修正后的新公式的预测值与实验值结果吻合较好;通过反应机理分析得到不同T0对于LFL的影响方式主要是通过影响OH⋅自由基的生成速率来实现的.本研究可为定量评估EMC的爆炸危险性提供一定依据以及为其实际使用中制定相应的安全标准提供一定参考.

关键词：

碳酸甲乙酯最大爆炸压力爆炸下限初始温度当量比

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万方数据

锂离子电池单层电芯内短路建模与热失控触发特性

乔亚军任怡茂谭子健张袆柔...

3491-3503页

查看更多>>摘要：锂离子电池内短路诱因复杂,为深入研究内短路引起的电池失效问题须构建合适的精细化仿真模型.本工作以NCM/石墨电池为研究对象,围绕电池内短路失效机理,基于电化学-热耦合物理场,建立了考虑热失控放热副反应的三维单层电芯内短路模型,探究了热失控触发边界,并从内外部特征讨论了单层电芯内短路-热失控的演变过程.首先利用Arrhenius公式得到内短路触发的四种放热副反应产热量与反应速率,探究对电池温升影响最大的副反应类别,结果表明内短路过程放热副反应中负极与电解液反应总热量最大.进一步分析单层电芯内四种典型内短路形式的热失控触发特性,综合考虑组分材料导电性和导热性,得到铝-阳极内短路危险程度最高,其短路电阻值与热失控触发时间呈现正相关趋势,且临界短路电阻的高温热点区域面积值约为30 mm2.模拟结果获得了四种形式内短路临界短路电阻值,并揭示了单层电芯内短路-热失控触发时内部锂离子浓度和温度分布的空间演变规律,相关结果可为研究内短路失效机制和设计安全锂离子电池提供理论指导.

关键词：

锂离子电池单层电芯内短路模型热失控触发

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万方数据

高镍/碳硅三元锂离子电池循环老化机理研究

胡文豪赵晨曦孙卓尔张沛...

3504-3514页

查看更多>>摘要：高镍锂离子电池具有能量密度大、功率密度大等特征,目前得到了广泛使用,但是老化造成的电池容量损失一直是制约高镍锂离子电池高效利用的问题.本工作对高镍/碳硅锂离子电池的老化机理进行了研究,开展了高镍/碳硅型锂离子电池循环老化实验,利用无损和有损测试全面分析了不同寿命阶段的高镍/碳硅三元锂离子电池老化模式并进行验证.分析结果表明,锂离子电池容量衰减呈现两个阶段;第一阶段电池容量呈线性损失,容量损失主要由锂离子的损失导致,老化主要机理是SEI膜的生长和负极材料的损失;第二阶段电池容量骤降,容量损失主要由锂离子损失和电导率损失共同导致,老化主要机理是正极材料的溶解与正极晶体的不可逆性改变和电池隔膜的堵塞;通过计算机断层扫描分析不同寿命阶段锂离子电池整体形貌表明电池生产过程中的初始影响对电池老化部位影响明显,XPS测试结果表明正负极表面钝化层在整个锂离子电池循环实验中不断增厚,且负极材料表面存在过渡金属Ni的沉积,极大地影响了电池的储能能力.本工作揭示了高镍/碳硅锂离子电池老化特性和机理,对高镍/碳硅锂离子电池的梯级利用具有重要理论指导意义.

关键词：

高镍/碳硅三元锂电池电池容量损失电化学特性形貌特征老化机理

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万方数据

锂离子电池安全性及预警措施研究

申菲

3515-3517页

查看更多>>摘要：锂离子电池凭借轻量化、长寿命、高容量、低污染的优势被大范围地推广和普及,尤其是在电动汽车、移动通信、军工设备、无人机等领域发挥着不可忽略的作用.但锂离子电池存在较大的安全隐患,物质组成性质与使用不当很容易导致锂离子电池内部发生热化学反应,引发电池热失控,轻则造成电池着火,重则引发设备爆炸,对使用者的生命与财产安全造成严重影响.因此,本文对锂离子电池安全性及预警措施进行研究,希望通过分析锂离子电池安全问题的产生原因,全面掌握锂离子电池热失控的规律,并提出可靠的预警方法,从而为锂离子电池在电动汽车、储能电站等领域的安全应用提供有效支持.

关键词：

锂离子电池热失控特征参数预警安全状态评估

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万方数据

锂离子电池材料准静态压缩本构模型

邱宇超陈佰爽陈诚钱瑞鹏...

3518-3522页

查看更多>>摘要：锂离子电池储能系统在长循环过程中,电芯受力波动上升,这会影响电芯寿命及系统可靠性.数值模拟方法是预测电芯受力状态的有效方法,建立符合电芯力学特性的本构模型,并应用于数值模拟模型当中,可较准确地预测电芯受力状态,为工程设计提供参考.通过对电芯进行单轴压缩试验测试发现,电芯在加载过程中,表现有明显的非线性塑性行为;在卸载过程中,又表现有明显的非线性弹性行为,无法使用单一本构模型,对其加卸载力学响应行为进行表征.本工作使用两种类型的本构模型对电芯进行耦合建模,采用PE(porous elasticity)本构模型表征电芯的非线性弹性行为,采用CFP(crushable foam plasticity)本构模型表征电芯的非线性塑性及应变硬化行为.使用上述两种本构模型,对测试应力-应变数据进行材料参数反演,并将电芯视为层叠复合材料,分层交替赋予上述本构模型及材料参数,对电芯数值建模.针对电芯的单轴压缩试验测试工况,建立了仿真模型并数值求解,对比数值模拟结果与实际测试结果的应力-应变曲线数据,结果证明该建模方法可较准确表征电芯在加卸载过程中的力学行为,且吻合程度可满足工程仿真应用需求.

关键词：

锂离子电池本构模型数值模拟单轴压缩膨胀力

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便携式装置中双凸台取电微管式固体氧化物燃料电池数值模拟及实验验证

陈智聪马跃杨华政王陈鹏...

3523-3533页

查看更多>>摘要：本工作利用甲醇水蒸气重整制氢和管式固体氧化物燃料电池的各自优势,设计了一种甲醇水蒸气重整制氢(MSR)耦合微管式固体氧化物燃料电池(μT-SOFC)便携式制氢发电装置.使用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立双凸台取电的μT-SOFC数学模型并验证模型(误差率小于5%).仿真结果表明双凸台取电方式可高效地收集电流,不同电压下电池整体具有较小的温度差.MSR催化剂和阳极支撑型μT-SOFC分别使用浸渍法和挤出成型-浸浆工艺制备.借助场发射扫描电子显微镜和能谱分析技术表征MSR催化剂和μT-SOFC材料特性.借助气相色谱仪分析MSR产物气体成分,分析得到氢气体积分数接近70%.便携式装置使用步进电机控制甲醇水溶液进液流量,可获得不同的MSR气体产物体积流量,平均最高可达1163 mL/min.应用于装置中的μT-SOFC开路电压为0.96 V,最大输出功率密度为190 mW/cm2.电池在模拟实际使用4小时后,其电化学性能基本没有发生衰减.同时对此工况下的电池进行仿真,仿真结果表明,电池性能主要受MSR转化效率的限制,改变空气进气方向可提高电池输出功率.目前关于微管式燃料电池及其设备的应用研究甚少,本工作对μT-SOFC在便携式装置中的应用具有指导作用.

关键词：

甲醇水蒸气重整制氢微管式固体氧化物燃料电池数值模拟制氢发电装置

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