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锂离子电池储能系统火灾爆炸风险分析与防控技术研究进展 被引量:2
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作者 陈素文 孔冠杰 +1 位作者 张亚雷 李国强 《中国工程科学》 北大核心 2025年第2期269-286,共18页
在全球碳中和与能源结构转型背景下,锂离子电池储能系统作为新型电力系统的核心基础设施,呈现规模化快速发展态势,但相应火灾爆炸风险已成为制约行业安全与可持续发展的关键瓶颈,如国内外锂离子电池储能安全事故频发,暴露出热失控机制... 在全球碳中和与能源结构转型背景下,锂离子电池储能系统作为新型电力系统的核心基础设施,呈现规模化快速发展态势,但相应火灾爆炸风险已成为制约行业安全与可持续发展的关键瓶颈,如国内外锂离子电池储能安全事故频发,暴露出热失控机制复杂、安全防控技术滞后、全生命周期管理不足等问题。本文以“机理-评估-防控”为研究框架,系统分析锂离子电池储能系统火灾爆炸事故的诱因与演化机理,识别“单体失效-系统扩散”多层级风险特征和影响因素,基于“本征安全-监测预警-多级防护”技术体系综述当前安全防控技术的研究现状与局限性。研究揭示了锂离子电池储能安全防控面临碎片化技术突破与系统性缺陷并存、成本效益失衡、新型场景风险涌现、全生命周期安全管理难等核心矛盾。为提高锂离子电池储能系统的安全韧性,提出了助力储能系统高质量发展的若干建议:聚焦锂离子电池安全基础技术研究,深化系统集成与工程化安全设计,强化全生命周期安全管理,优化标准体系和监管机制,完善应急响应和保险体系,促进产业链协同和跨学科融合。 展开更多
关键词 锂离子电池 储能系统 火灾爆炸风险 防控策略 安全韧性
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锂离子电池电化学-热-应力三维耦合建模及应力分布研究 被引量:2
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作者 刘素贞 陈永博 +2 位作者 张闯 徐志成 金亮 《电工技术学报》 北大核心 2025年第4期1307-1322,共16页
锂离子电池工作过程中产生的扩散诱导应力和热应力,会导致电池内部发生多种形式的力学损伤,进而导致电池容量减少和寿命缩短,准确获取锂离子电池应力分布和演变情况对研究电池老化机制至关重要。因此亟须研究一种能够获取锂离子电池工... 锂离子电池工作过程中产生的扩散诱导应力和热应力,会导致电池内部发生多种形式的力学损伤,进而导致电池容量减少和寿命缩短,准确获取锂离子电池应力分布和演变情况对研究电池老化机制至关重要。因此亟须研究一种能够获取锂离子电池工作过程中内部应力分布及演化的方法,以揭示应力对其寿命的影响,进一步提高设计和优化的效率。该文首先研究锂离子电池电化学、热、力的多物理场耦合机制,建立锂离子电池电化学-热-应力三维耦合模型;其次搭建锂离子电池充放电实验平台并测试不同倍率下电池的表面温度和表面压力,验证了所建模型的有效性;最后通过验证后的模型分析了电池在不同倍率恒流充电过程中内部应力分布及演化规律。该模型可以有效获取锂离子电池在运行过程中的应力分布情况,有助于电池失效机理研究,为电池的优化设计和应用提供参考。 展开更多
关键词 锂离子电池 三维耦合模型 扩散诱导应力 热应力 应力分布
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锂离子电池不析锂充电边界辨析及优化充电方法 被引量:1
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作者 孙丙香 马仕昌 +2 位作者 陈昕 张旭博 张维戈 《电工技术学报》 北大核心 2025年第6期1960-1973,共14页
开发不析锂的优化充电方法对于缓解电动汽车用户充电焦虑、里程焦虑具有重要意义。当前优化充电研究中涉及析锂边界的不同应用形式,但是它们之间的一致性和差异性尚不明晰,同时缺少易于工程应用的优化充电方法。围绕以上问题,该文进行... 开发不析锂的优化充电方法对于缓解电动汽车用户充电焦虑、里程焦虑具有重要意义。当前优化充电研究中涉及析锂边界的不同应用形式,但是它们之间的一致性和差异性尚不明晰,同时缺少易于工程应用的优化充电方法。围绕以上问题,该文进行了析锂边界不同应用形式的辨析和优化充电研究。首先,搭建包含析锂副反应的高精度电化学模型,在25℃和10℃下验证了仿真精度。其次,利用二分法和比例积分微分控制算法获取了不同应用形式的析锂边界,包括析锂电流边界、析锂电压边界和析锂在线边界,辨析了三者间的本质一致性和差异性。最后,基于析锂电压边界和遗传算法,优化得到兼顾充电时间和充电容量的五阶段恒流充电方法,进一步地,提出了四种五阶段恒流恒压充电方法,并分析了恒压阶段对于充电效果的影响。与传统恒流充电对比,所提出的优化充电方法可以大幅缩短充电时间,并最大化充电容量。该文阐明了析锂边界不同应用形式间的异同,提出的充电方法易于实现工程应用,同时为优化充电提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 锂离子电池 电化学模型 析锂边界 遗传算法 优化充电
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基于短时随机充电数据和优化卷积神经网络的锂电池健康状态估计 被引量:1
4
作者 申江卫 折亦鑫 +4 位作者 舒星 刘永刚 魏福星 夏雪磊 陈峥 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1585-1595,共11页
用户充电过程较强的随机性,导致很难获得完整且固定的充电段用于精确表征电池健康状态的变化。针对充电行为的无序性,提出了一种基于随机健康指标和卷积神经网络的电池健康状态估计方法。对锂电池的原始充电电压时序数据进行分割作为随... 用户充电过程较强的随机性,导致很难获得完整且固定的充电段用于精确表征电池健康状态的变化。针对充电行为的无序性,提出了一种基于随机健康指标和卷积神经网络的电池健康状态估计方法。对锂电池的原始充电电压时序数据进行分割作为随机充电数据,使用单一卷积神经网络架构从中自适应提取老化特征,并采用蜣螂优化算法对其参数寻优,建立了多阶段模型。仅使用短时随机原始充电电压数据即可实现电池健康状态估计,且有效适用于不同充电模式和充电速率。实验测试验证结果表明,使用连续5 s(100个数据点)的原始电压时序数据,在恒流-恒压充电模式下,锂电池健康状态估计结果平均绝对误差小于2.07%,在多阶段恒流充电模式下,锂电池健康状态估计结果平均绝对误差小于1.22%。 展开更多
关键词 健康状态 随机充电 数据分割 卷积神经网络 锂离子电池
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基于BERTopic主题模型的锂电池前沿监测及主题分析研究 被引量:1
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作者 周洪 俞海龙 +1 位作者 王丽平 黄学杰 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第1期406-416,共11页
随着锂电池领域论文数量的激增和研究主题的日益丰富,准确监测该领域的发展趋势和把握最新研究动向变得日益复杂。通过运用大数据和机器学习技术,采用BERTopic主题模型对Web of Science数据库中的18万余篇锂电池论文进行文本分析,绘制... 随着锂电池领域论文数量的激增和研究主题的日益丰富,准确监测该领域的发展趋势和把握最新研究动向变得日益复杂。通过运用大数据和机器学习技术,采用BERTopic主题模型对Web of Science数据库中的18万余篇锂电池论文进行文本分析,绘制了锂电池领域的主题图,识别了新兴研究主题和高被引主题。结果表明,锂电池研究活动正显著加速,锂硫电池、锂枝晶生长抑制、电池回收和金属回收等新兴主题快速发展,而材料研究如二硫化钼纳米材料、氧化铁电极材料则具有显著的高学术影响力。研究还探讨了《锂电池百篇论文点评系列》对当前锂电池研究主题的监测情况,该系列对多数科学技术主题有良好覆盖。本研究为锂电池领域的主题监测提供了新方法,为政策制定和技术研发提供了情报支持,并为“锂电池百篇论文点评”系列的后续研究提供了参考。 展开更多
关键词 锂电池 BERTopic 新兴主题 高被引主题 前沿监测
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一种锂离子电池组智能PID双层主动均衡控制方法 被引量:1
6
作者 武小兰 马彭杰 +3 位作者 白志峰 刘成龙 郭桂芳 张锦华 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1150-1159,共10页
针对电池组的性能和寿命会因单体电池荷电状态的不一致而显著降低的问题,提出了一种基于智能PID控制的锂离子电池组双层主动均衡控制方法。该方法提出了一种电池组双层均衡拓扑,组内采用扩展性好的Buck-Boost电路,组间采用均衡效率高的... 针对电池组的性能和寿命会因单体电池荷电状态的不一致而显著降低的问题,提出了一种基于智能PID控制的锂离子电池组双层主动均衡控制方法。该方法提出了一种电池组双层均衡拓扑,组内采用扩展性好的Buck-Boost电路,组间采用均衡效率高的反激变压器。在此基础上,提出采用贝叶斯算法优化的PID控制器来控制输出可变占空比进而控制均衡电流来实现电池组内、组间均衡。仿真结果表明,针对初始SOC差异设置在4%~55%的情况,对比基于Buck-Boost电路的传统均衡,静置模式和充电模式下均衡时间分别减少了503 s、515 s,均衡效率分别提高了65.7%、66.5%,静置模式下能量转移效率提高了4.4%。实验结果表明,均衡电流小于1.5A的条件下,本文提出的均衡方法在1110 s时实现了均衡,相较于模糊PID算法均衡时间缩短了616 s,证明了所提出均衡控制方法的先进性。 展开更多
关键词 锂离子电池 PID控制 贝叶斯优化 双层均衡拓扑 Buck-Boost电路
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SOFC/MGT混合动力系统性能分析及协同控制策略研究 被引量:1
7
作者 霍海波 朱鸿翔 +3 位作者 徐胜 曹正良 许竞翔 李曦 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期79-88,共10页
为高效利用固体氧化物燃料电池(SOFC)的高温废热和提升系统的热电效率,提出一款以甲烷为燃料的新型固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/MGT)混合动力系统。该系统在传统混合系统的基础上增设燃料旁通阀和加热器,以满足SOFC电堆入口... 为高效利用固体氧化物燃料电池(SOFC)的高温废热和提升系统的热电效率,提出一款以甲烷为燃料的新型固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/MGT)混合动力系统。该系统在传统混合系统的基础上增设燃料旁通阀和加热器,以满足SOFC电堆入口温度的需求,并最大化利用其废热。为满足频繁波动的负载功率需求并确保透平具有合适的入口温度,首先基于所建混合动力系统的数学模型,对变工况条件下各组件的温度、输出功率等动态特性进行分析,然后在此基础上,设计混合动力系统的温度、功率协同控制策略。仿真结果表明,当负载功率需求频繁变化时,所设计控制系统的输出功率能实时跟踪外部功率需求变化并将透平入口温度控制到目标值,说明所设计的控制方案是有效的。此外,当负载功率需求变化时,就透平入口温度主动控制对混合动力系统性能的影响进行探究,结果表明对透平入口温度进行主动控制有利于系统功率跟踪和安全运行,并有效提高混合系统的效率。 展开更多
关键词 固体氧化物燃料电池 燃气轮机 混合系统 温度控制 功率控制
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新能源汽车动力电池供电系统故障诊断与维修策略研究 被引量:6
8
作者 朱炳耀 《汽车与驾驶维修》 2025年第1期64-66,共3页
动力电池作为新能源汽车的能量存储单元,对车辆性能、安全性和用户体验至关重要。本文基于新能源汽车维修实践,分析了一种广泛使用的新能源汽车动力电池供电系统的常见故障诊断方法,研究成果可为全球新能源汽车动力电池供电系统故障诊... 动力电池作为新能源汽车的能量存储单元,对车辆性能、安全性和用户体验至关重要。本文基于新能源汽车维修实践,分析了一种广泛使用的新能源汽车动力电池供电系统的常见故障诊断方法,研究成果可为全球新能源汽车动力电池供电系统故障诊断和维修提供参考。 展开更多
关键词 新能源汽车 动力电池供电系统 诊断维修
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计及电热耦合效应的锂离子电池建模方法
9
作者 刘伟 Teh Jiashen +2 位作者 孟德越 杨耕 刘丽贞 《太阳能学报》 北大核心 2025年第9期323-332,共10页
针对锂离子电池内阻与容量增量难以建立解析模型的问题,提出一种基于机理的,以锂离子电池的电流和温度等变量为输入、以内阻和容量增量为输出的建模方法。首先,该方法基于Arrhenius公式,构建可定量描述在电流、温度等变量影响下的电压... 针对锂离子电池内阻与容量增量难以建立解析模型的问题,提出一种基于机理的,以锂离子电池的电流和温度等变量为输入、以内阻和容量增量为输出的建模方法。首先,该方法基于Arrhenius公式,构建可定量描述在电流、温度等变量影响下的电压机理模型以及在电流、电压等变量影响下的Bernardi热机理模型。其次,通过所设计的有效实验解耦上述两个模型间以及变量间的耦合效应。然后,进一步推导出内阻解析模型和容量增量解析模型。实验结果表明,所提方法实验量不大且能够准确估计电池的电压、内阻以及容量增量,电压误差低于0.3‰,内阻误差低于1.2%。 展开更多
关键词 锂离子电池 电压测量 热建模 内阻 容量 电热耦合
原文传递
RuO_(2)纳米纤维的制备及电解水析氧性能研究
10
作者 纵榜峰 刘如祎 +4 位作者 魏博 潘晓君 刘鹏 叶锋 刘桂成 《电源技术》 北大核心 2025年第3期631-636,共6页
PEM电解水制氢中关键材料之一是析氧催化剂,目前使用的是贵金属催化剂,存在成本高、过电位高等问题。利用静电纺丝法和热处理制备了比表面积大、电子传输速率高的纳米纤维二氧化钌(RuO_(2))析氧催化剂。借助扫描电子显微镜技术(SEM)、... PEM电解水制氢中关键材料之一是析氧催化剂,目前使用的是贵金属催化剂,存在成本高、过电位高等问题。利用静电纺丝法和热处理制备了比表面积大、电子传输速率高的纳米纤维二氧化钌(RuO_(2))析氧催化剂。借助扫描电子显微镜技术(SEM)、能谱分析技术(EDS)和电化学技术等表征、测试手段,对比分析了在纺丝电压为11和12 kV时制备的纳米纤维RuO_(2)的形貌、结构和电解水析氧性能。结果表明,静电纺丝电压为12 kV时制备出直径为170 nm左右的纳米纤维状RuO_(2);当静电纺丝电压减小到11 kV时,纳米纤维直径降低为130 nm左右,纤维较细并且更均匀,有着更大的比表面积,能够暴露出更多的活性位点。静电纺丝电压为11和12 kV下制备的RuO_(2)纳米纤维在0.5 mol/L H2SO4中1.8 V时析氧反应电流密度分别为163和27 mA/cm^(2)。与商用RuO_(2)进行对照,发现11 kV下制备的RuO_(2)纳米纤维具有更高的析氧性能。研究表明采用静电纺丝制备RuO_(2)纳米纤维能够提高其电催化析氧的催化性能,有助于推动静电纺丝技术在制备电催化剂中的应用,可为后续研究提供一定的实验依据。 展开更多
关键词 电解水 RuO_(2) 析氧反应 静电纺丝 纳米纤维
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考虑充放电转换状态与功率约束的储能电站调频功率优化方法
11
作者 孙利强 党少佳 +2 位作者 刘岗 王深友 胡鹏飞 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1286-1298,共13页
针对储能电站单元群频繁转换充放电状态会降低电池寿命以及储能单元连接PCS(功率变换系统)传输功率偏小会违背国家能源管理并网标准的问题,提出一种考虑充放电转换状态与功率约束的储能电站调频功率优化方法。该方法通过将单元群划分为... 针对储能电站单元群频繁转换充放电状态会降低电池寿命以及储能单元连接PCS(功率变换系统)传输功率偏小会违背国家能源管理并网标准的问题,提出一种考虑充放电转换状态与功率约束的储能电站调频功率优化方法。该方法通过将单元群划分为充、放电组分别承担充、放电需求,并在确保储能单元出力时对应PCS交流侧功率参考值不能低于设定下限值的原则基础上,根据AGC(自动发电控制)指令动态更新充放电组各单元,以此减少储能充放电状态转换次数。仿真算例表明,本文策略相比传统的分配策略,既能够减少调频成本,降低储能单元充放电转换次数,也能够计及国家并网标准,满足储能单元动作时,对应PCS交流侧功率不越限。 展开更多
关键词 储能单元 AGC 调频成本 充放电转换 功率约束 分配优化
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退役动力锂离子电池分选方法研究综述
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作者 巫春玲 徐晨峰 +4 位作者 张湧 王溢波 刘宇晗 孟锦豪 陈昊 《电气工程学报》 北大核心 2025年第2期310-322,共13页
随着电动汽车产业的迅速发展,大规模动力电池退役潮引发了广泛关注。如果无法有效地处理这些退役电池,可能会导致严重的环境污染和资源浪费。梯次利用技术可以最大化利用电池的全生命周期价值,并且可以极大地减轻回收电池所带来的环境... 随着电动汽车产业的迅速发展,大规模动力电池退役潮引发了广泛关注。如果无法有效地处理这些退役电池,可能会导致严重的环境污染和资源浪费。梯次利用技术可以最大化利用电池的全生命周期价值,并且可以极大地减轻回收电池所带来的环境压力。因此,在国家“30·60碳达峰-碳中和”战略背景下,推进电池梯次利用技术的发展具有重要意义。首先从电池老化机理入手,分析电池阳极和阴极老化带来的容量衰减以及内阻增加等问题;其次,介绍退役电池的处理方法,并着重对退役电池分选和重组聚类方法进行全面综述,明确它们的优缺点、适用性和评价指标;最后,针对电池梯次利用标准不完善和产业链体系商业化程度低等问题,提出相应的对策和建议。 展开更多
关键词 退役电池 梯次利用 电池分选 聚类方法
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钾离子电池正极材料KVPO_(4)F的制备及电化学性能表征
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作者 孙会兰 刘佳鑫 +2 位作者 李昭进 袁飞 王波 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第5期643-648,共6页
【目的】近年来锂离子电池发展遇到能量密度提升缓慢、成本居高不下与温度适应范围窄等瓶颈,而具有低成本和高能量密度的钾离子电池成为下一代大规模电化学储能体系的理想选择。氟代磷酸盐(KVPO_(4)F)因具有坚固三维框架结构和高工作电... 【目的】近年来锂离子电池发展遇到能量密度提升缓慢、成本居高不下与温度适应范围窄等瓶颈,而具有低成本和高能量密度的钾离子电池成为下一代大规模电化学储能体系的理想选择。氟代磷酸盐(KVPO_(4)F)因具有坚固三维框架结构和高工作电压等优势,成为钾离子电池的首选正极材料。然而,较大尺寸的钾离子在充放电过程中反复嵌入/脱出会造成KVPO_(4)F发生结构粉化,导致容量快速衰减且循环稳定性较差,由配位多面体共价键合成的结构限制了电子转移模式,极大地阻碍了KVPO_(4)F正极材料的动力学性能,导致其倍率行为较差且实际容量较低。为了提高KVPO_(4)F正极材料的容量、倍率与循环稳定性,通常采用元素掺杂、碳包覆、形貌工程等策略对其进行改性研究,以改善其储钾性能,但由于晶格间距、晶面暴露与V^(3+)含量之间的不平衡性,KVPO_(4)F正极材料的容量、倍率和循环稳定性很难同步提升。KVPO_(4)F正极材料的合成通常包括两个连续的热处理步骤,包括VPO_(4)前驱体的制备以及将VPO_(4)与KF混合后进行二次煅烧生成KVPO_(4)F。因此,VPO_(4)的晶体结构势必会影响KVPO_(4)F的颗粒尺寸、晶面取向,从而影响KVPO_(4)F的储钾稳定性。【方法】采用溶胶凝胶—高温退火法制备了系列VPO_(4)材料,研究了不同VPO_(4)材料对终产物KVPO_(4)F晶格与电化学性能的影响。【结果】不同温度下制备的VPO_(4)会显著影响KVPO_(4)F的晶格暴露强度、晶格间距和V^(3+)含量,且随着温度从700℃升高到800℃,KVPO_(4)F的晶格暴露强度、晶格间距和V^(3+)含量均先增后减。当采用经750℃退火处理的VPO_(4)作为前驱体时,制备的KVPO_(4)F具有最强晶面暴露程度、最大晶格间距与最高V^(3+)含量,确保其在充放电过程中具有优异的结构稳定性、离子迁移能力与离子存储数量。电化学性能测试结果表明,在0.2 C(1 C=131 mA/g)下经过30次循环后,KVPO_(4)F的比容量为57.3 mAh/g,远高于相同条件下的对照样品。此外,在0.2、0.5、1和2 C下KVPO_(4)F的可逆比容量分别为62.1、53.8、44.6和30.6 mAh/g。【结论】基于VPO_(4)调控确定了前驱体VPO_(4)对终产物KVPO_(4)F微观结构的影响规律,揭示了电化学性能改善的内在机制,为获得高容量KVPO_(4)F正极材料奠下良好基础。 展开更多
关键词 KVPO_(4)F材料 晶体结构 影响机制 构效关系 制备工艺 循环稳定性 可逆比容量 钾离子电池
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三维硅碳负极材料的制备及性能
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作者 李培枝 雷盼 +3 位作者 张玉书 张康 鄢长灏 王晨 《精细化工》 北大核心 2025年第7期1509-1515,共7页
以纳米硅和人造石墨为活性物质、黏土为黏结剂、导电炭黑为导电剂,经球磨法和高温煅烧法制备了三维硅碳负极材料。采用SEM、Raman光谱、XRD、XPS、TEM对其进行了表征。将其作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)... 以纳米硅和人造石墨为活性物质、黏土为黏结剂、导电炭黑为导电剂,经球磨法和高温煅烧法制备了三维硅碳负极材料。采用SEM、Raman光谱、XRD、XPS、TEM对其进行了表征。将其作为锂离子电池负极材料,通过循环伏安(CV)、电化学阻抗谱(EIS)、恒电流充放电和倍率测试,考察了硅掺杂量(以人造石墨质量计,下同)对三维硅碳负极材料电化学性能的影响。结果表明,当硅掺杂量为20%时制备的三维硅碳负极材料Si/C-2形成了有序稳定的三维骨架结构,表现出最佳的电化学性能。Si/C-2电极首次充、放电比容量分别为1754.7和1816.5 mA·h/g;在0.1、0.2、0.5和1.0 C倍率下,Si/C-2电极可逆比容量分别为1816.5、1386.5、872.2和566.3 mA·h/g,当倍率恢复到0.1 C时,容量保持率为91.6%;在100 mA/g电流密度下,Si/C-2电极循环100圈后具有1757.5 mA·h/g的可逆比容量,容量保持率为96.8%。黏土在高温煅烧下形成了骨架结构,且热解炭包裹在硅的表面,阻止了纳米硅和电解液的直接接触,有利于固体电解质中间相膜的稳定形成,减少了电解液的消耗,同时三维骨架结构的存在有效缓解了电极在循环过程中的体积膨胀问题,对其电化学性能起到了一定的提升作用。 展开更多
关键词 锂离子电池 负极材料 纳米硅 三维结构 电化学性能 功能材料
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动力电池包微环境湿热特性与凝露演变分析
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作者 陈吉清 黄朴 +2 位作者 蒋心平 陈计宏 兰凤崇 《汽车工程》 北大核心 2025年第6期1072-1085,共14页
动力电池包在外环境及自身工况的耦合作用下可能会在内部产生凝露,凝露的蓄积将转变为积水从而对电池包的安全运行造成严重威胁。通过开展动力电池包温湿特性试验并利用CFD数值仿真分析方法,研究电池包内部温湿特性演变过程及凝露产生机... 动力电池包在外环境及自身工况的耦合作用下可能会在内部产生凝露,凝露的蓄积将转变为积水从而对电池包的安全运行造成严重威胁。通过开展动力电池包温湿特性试验并利用CFD数值仿真分析方法,研究电池包内部温湿特性演变过程及凝露产生机制:冷却液的流入瞬间会增加凝露发生的可能;模组高功率工作能抑制凝露的生成;高温高湿环境不利于电池包的正常工作,不仅可能导致电池包内部出现局部高温,还会使发生凝露的风险增加。研究对动力电池包内环境湿热管理的设计和优化具有借鉴意义。 展开更多
关键词 动力电池包 模型试验 湿热特性 仿真分析 凝露
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Zr改性LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)正极材料的制备及电化学性能研究
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作者 李韡 赵煜埂 +2 位作者 刘婧 单桂轩 张金利 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第5期520-530,共11页
锂离子电池具有体积小、工作温度范围宽和高能量密度等特点,已被广泛应用于新能源汽车动力电池、储能等领域.在众多锂离子电池材料中,富镍无钴正极材料LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)(NM)因其优异的放电比容量、较低的生产成本和环境友好性而... 锂离子电池具有体积小、工作温度范围宽和高能量密度等特点,已被广泛应用于新能源汽车动力电池、储能等领域.在众多锂离子电池材料中,富镍无钴正极材料LiNi_(0.9)Mn_(0.1)O_(2)(NM)因其优异的放电比容量、较低的生产成本和环境友好性而成为研究热点.但该材料同时也存在循环稳定性差、Li^(+)/Ni^(2+)混排严重和电解液侵蚀造成的材料结构退化等问题.为了提高NM材料的电化学性能,采用高剪切强化共沉淀法在材料前驱体中嵌入Zr进行改性,研究了Zr嵌入对材料晶体结构与形貌、循环性能、倍率性能、电荷转移阻抗和Li^(+)迁移速率等方面的影响.研究表明,在优选的条件下制备出的改性材料LiNi_(0.9)Mn_(0.08)Zr_(0.02)O_(2)(NM-2Zr)具有优良的层状结构特征和结晶度,Zr改性后提高了材料的Li^(+)迁移速率、降低了Li^(+)/Ni^(2+)混排度.改性材料NM-2Zr的初始放电容量为219.3(mA·h)/g(25℃,2.7~4.4 V,0.1 C),高于未改性的NM材料(208.3(mA·h)/g).1.0 C下NM-2Zr的初始放电容量为183.2(mA·h)/g,循环150圈后容量保持率为87.4%,优于NM材料(178.8(mA·h)/g,84.6%).在5.0 C的高倍率下NM-2Zr的初始放电容量为144.8(mA·h)/g,循环150圈后容量保持率为95.1%,同样优于NM材料(132.5(mA·h)/g,90.0%).此外,Zr改性还能显著提高材料的结构稳定性,抑制充放电循环过程中晶间微裂纹的产生和不可逆相变的发生,同时还降低了界面处电荷转移阻抗的增长. 展开更多
关键词 锂离子电池 富镍正极材料 无钴材料 高剪切强化共沉淀法 锆改性
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基于反激变压器的锂电池组混合交错均衡方案
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作者 李斌 焦琳峰 +2 位作者 王清璇 郑征 王浩 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第6期124-133,共10页
针对储能系统中锂电池组内单体电池电压不一致问题,提出一种基于反激变压器的混合均衡拓扑和一种电池组自适应交错均衡控制策略;对均衡拓扑和控制策略分析,该方案不仅具有电池到电池组和电池组到电池两种均衡模式类型,而且能根据电池组... 针对储能系统中锂电池组内单体电池电压不一致问题,提出一种基于反激变压器的混合均衡拓扑和一种电池组自适应交错均衡控制策略;对均衡拓扑和控制策略分析,该方案不仅具有电池到电池组和电池组到电池两种均衡模式类型,而且能根据电池组的状态调整均衡类型,确保均衡电路一直处于最佳工作状态,这种方案的实施实现了电池组的快速均衡,提高了电池组的性能和效率。通过速度、效率和成本等方面的仿真结果分析,得出该方案较对照组有显著提升,其中均衡速度提高40%以上,平衡效率提高约3%,而成本降低66%,在静置、充电和放电三种工况下进行了实验分析,验证了所提方案的准确性和有效性。表明该方案具有较强的理论意义和实用价值。 展开更多
关键词 储能系统 锂电池组 反激变压器 混合均衡拓扑 自适应交错均衡控制
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双金属掺杂多孔碳正极材料的合成与电化学性能
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作者 曹翔宇 张嘉盈 +3 位作者 丰赟 申林坤 张秀玲 闫娟枝 《无机化学学报》 北大核心 2025年第3期509-520,共12页
利用水热反应制备了葡萄糖缩聚物包覆铁氰化钴晶体的复合前驱体,经过碳化、酸刻蚀和硫负载,最终获得一种双金属(Co、Fe)及氮掺杂的多孔碳/硫复合材料(e-CF@NPC/S,其中CF表示CoFe合金,NPC表示氮掺杂的多孔碳)。进而通过改变形成核壳的原... 利用水热反应制备了葡萄糖缩聚物包覆铁氰化钴晶体的复合前驱体,经过碳化、酸刻蚀和硫负载,最终获得一种双金属(Co、Fe)及氮掺杂的多孔碳/硫复合材料(e-CF@NPC/S,其中CF表示CoFe合金,NPC表示氮掺杂的多孔碳)。进而通过改变形成核壳的原料比例获得系列样品,研究其作为锂硫电池正极的电化学性能。结果表明:该材料的核壳结构提供了充足的空间应对电池反应过程中的活性物质负载及体积变化,碳外壳的空间位阻同时起到了抑制穿梭效应的积极作用和阻碍离子扩散的负面作用,而合金纳米粒子提供吸附和催化作用的效果取决于其表面活性位点的数量。在多种作用的协同下,e-CF@NPC-3/S表现出优异的综合电化学性能,在0.2C的电流密度下循环100次后能保持996.9 mAh·g^(-1)的可逆比容量和92.35%的容量保持率。在1C的高电流密度下循环300次后,e-CF@NPC-3/S仍具有684.5 mAh·g^(-1)的可逆比容量(循环衰减率为0.049%)。 展开更多
关键词 金属掺杂 锂硫电池 正极材料 复合材料 核壳结构
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全固态电池面临新的机遇与挑战
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作者 温兆银 李泓 《硅酸盐学报》 北大核心 2025年第6期1403-1404,共2页
在“双碳”目标的推动下,全球能源转型正在加速推进,电动汽车和储能行业迎来了前所未有的发展机遇。电动汽车市场呈现出爆发式增长态势,越来越多的消费者选择绿色出行方式,2024年,中国动力电池装机总量达到894.4 GW·h,同比增长27.... 在“双碳”目标的推动下,全球能源转型正在加速推进,电动汽车和储能行业迎来了前所未有的发展机遇。电动汽车市场呈现出爆发式增长态势,越来越多的消费者选择绿色出行方式,2024年,中国动力电池装机总量达到894.4 GW·h,同比增长27.2%,国际能源署预测,到2030年,全球电动汽车的销量将超过7000万辆,保有量将达到3.8亿辆。与此同时,储能技术的重要性也日益凸显,作为解决可再生能源间歇性和不稳定性问题的关键手段,储能系统在电网调峰调频、分布式能源管理等领域的重要性不断增强。2024年,全球储能电池出货量达到314.7 GW·h,同比增长60%。为了促进电动汽车和储能行业的健康发展,世界各国政府纷纷出台了一系列引导和支持政策。新能源汽车和储能产业都是中国战略性新兴产业,从购车补贴、税收优惠到基础设施建设,得到了全方位的助力发展。政策和市场双管齐下的推动,技术创新和产业升级日新月异,电动汽车和储能行业在全球范围内展现出蓬勃的生机与活力。 展开更多
关键词 固态电池 固体电解质 电动汽车 储能
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钠离子电池正极表面残余碱转换钠补偿包覆层
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作者 乌兰 杨杰 +2 位作者 耿磊 胡润 彭尚龙 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第1期21-29,共9页
钠离子电池(SIBs)在大规模电能存储领域引起了广泛关注。然而,在高温固相法合成层状正极材料的过程中,钠盐和金属氧化物通过化学键的断裂和重组形成层状结构,部分钠盐未能进入材料的体相结构,而是残留在材料表面形成碱性物质,如NaOH、Na... 钠离子电池(SIBs)在大规模电能存储领域引起了广泛关注。然而,在高温固相法合成层状正极材料的过程中,钠盐和金属氧化物通过化学键的断裂和重组形成层状结构,部分钠盐未能进入材料的体相结构,而是残留在材料表面形成碱性物质,如NaOH、NaHCO_(3)和Na_(2)CO_(3),统称为残碱。这些残碱加速了液体电解质中过渡金属层的溶解,导致正极材料的晶体结构发生不可逆的退化。此外,碳酸钠在高电压下分解产生二氧化碳气体,是电池胀包的原因之一,带来安全隐患,并导致钠离子全电池中出现严重的钠离子损失,限制了其能量密度和循环寿命。为了解决这一问题,本研究采用了一种创新性实验方案,将材料表面的有害残碱成分成功转化为NaMgPO4包覆层结构。近年来兴起的差示电化学质谱(DEMS)技术被用来验证该残碱处理工艺的效果。制备的NaMgPO4包覆层均匀覆盖在正极材料表面,厚度约为5 nm,且具有良好的结晶性。X射线衍射(XRD)分析表明,包覆材料的衍射峰与原始材料的衍射峰完全对应,证明少量包覆不会影响材料的晶体结构。此外,包覆层的存在轻微扩大了钠层间距,提升了正极材料的倍率性能。NNM-2材料展示出优异的倍率性能,在1 C电流密度下首圈放电比容量为169 mAh/g,经过100次循环后容量保持率为74%。在充放电过程中基本不再产生CO_(2),表明残碱含量显著减少。 展开更多
关键词 钠离子电池 残碱 NaMgPO4包覆 电化学质谱
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