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储能钠电池技术发展的挑战与思考 被引量：6
1
作者 胡英瑛 吴相伟 +2 位作者 温兆银 侯明 衣宝廉 《中国工程科学》 CSCD 北大核心 2021年第5期94-102,共9页
储能安全是国家能源安全的重要方面,是国民经济发展的重要支撑,对国家安全、可持续发展以及社会稳定具有重要的影响。钠电池技术兼具高功率密度、高能量密度、低成本以及高安全性等优势,成为一类重要的大规模储能技术。本文重点介绍了... 储能安全是国家能源安全的重要方面,是国民经济发展的重要支撑,对国家安全、可持续发展以及社会稳定具有重要的影响。钠电池技术兼具高功率密度、高能量密度、低成本以及高安全性等优势,成为一类重要的大规模储能技术。本文重点介绍了包括钠硫电池和钠–金属氯化物电池等在内的典型钠电池体系的技术优势和应用场景,并通过分析钠电池技术在国内外的发展与应用现状提出了我国钠电池技术可能的发展方向并给出了相应的建议,包括支持储能钠电池相关材料科学的研究和工程化技术攻关、推动储能钠电池相关上下游产业的聚集发展、建立健全储能钠电池的相关标准和性能评价平台等措施,以提升我国储能钠电池技术的研发水平和技术成熟度,为我国的能源安全建设带来新的可靠选择。 展开更多
关键词 电化学储能 钠电池 钠硫电池 钠–金属氯化物电池 ZEBRA电池
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溶剂热法合成三维花瓣状石榴石型固态电解质及其在固态聚合物电解质中的应用 被引量：3
2
作者 翟艳芳 杨冠明 +4 位作者 侯望墅 姚建尧 温兆银 宋树丰 胡宁 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期905-913,共9页
石榴石型固态电解质由于具有离子电导率高、对金属锂稳定、成本低等一系列优点而被认为是最具应用前景的固态电解质材料体系之一,针对石榴石型电解质及其复合电解质的研究快速发展,然而,石榴石型电解质的合成方法研究较少,特别是具有特... 石榴石型固态电解质由于具有离子电导率高、对金属锂稳定、成本低等一系列优点而被认为是最具应用前景的固态电解质材料体系之一,针对石榴石型电解质及其复合电解质的研究快速发展,然而,石榴石型电解质的合成方法研究较少,特别是具有特征微观形态的石榴石型电解质的研究鲜有报道。本工作首次报道了溶剂热法合成三维花瓣状石榴石型固态电解质(Li_(6.25)Al_(0.25)La_(3)Zr_(2)O_(12),LLZO),该合成方法主要涵盖两个步骤:第一步是镧-铝-锆甘油酸球的合成,第二步即是立方石榴石的成相。继而对比研究了三维花瓣状与纳米颗粒石榴石型电解质在聚氧化乙烯(PEO)固态聚合物电解质中的应用差异,结果表明,添加质量分数为10%的纳米颗粒LLZO的复合固态电解质的室温(25℃)离子电导率为1.45×10^(-5 )S/cm,与之对比,同样添加量的三维花瓣状LLZO的复合固态电解质的25℃离子电导率高达5.59×10^(-5) S/cm,说明了该新奇的三维花瓣状石榴石型电解质的优越性,为其在固态锂电池中的应用打下基础。 展开更多
关键词 固态电池 三维花瓣状石榴石 溶剂热法 固态聚合物电解质 电导率
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面向一次调频的镍氢电池系统开发
3
作者 吴田 林闽城 +3 位作者 海浩 孙海渔 温兆银 马福元 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2213-2221,共9页
新能源大规模并网降低了电力系统的转动惯量水平和抗扰动能力,削弱了电网的频率稳定性,增加了电网一次调频的难度。面对日益繁重的调频压力,开发一种能够响应电网一次调频的新型储能系统具有重要的意义。本文通过对西北某火电厂660 MW... 新能源大规模并网降低了电力系统的转动惯量水平和抗扰动能力,削弱了电网的频率稳定性,增加了电网一次调频的难度。面对日益繁重的调频压力,开发一种能够响应电网一次调频的新型储能系统具有重要的意义。本文通过对西北某火电厂660 MW机组的一次调频实际工况分析,提出了镍氢电池储能系统参与一次调频的容量最优设计和控制策略。进一步地,针对目标容量为5 MW/0.5 MWh的储能系统,研制高功率的镍氢电池单体、电池模块以及电池系统,并进行了充放电倍率、循环寿命、一致性、一次调频工况等多项测试。结果表明:镍氢电池单体具有10 C充放的功率特性和浅充浅放条件下48万次的长循环寿命,电池模块以及电池系统具备在大功率测试条件下稳定工作的能力。验证了镍氢电池储能技术在火电一次调频中应用潜力。 展开更多
关键词 镍氢电池 储能系统 一次调频 荷电状态
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液体电解液改性石榴石型固体电解质与锂负极的界面
4
作者 池上森 姜益栋 +8 位作者 王庆荣 叶子威 余凯 马骏 靳俊 王军 王朝阳 温兆银 邓永红 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期914-924,共11页
石榴石固体电解质型的固态锂金属电池因具有高能量密度、高安全性和长循环寿命等优点而受到了研究人员的重点关注,然而石榴石型电解质和锂负极之间存在巨大的界面阻抗,严重阻碍了电池的正常工作。针对该问题,本文主要在石榴石型固体电... 石榴石固体电解质型的固态锂金属电池因具有高能量密度、高安全性和长循环寿命等优点而受到了研究人员的重点关注,然而石榴石型电解质和锂负极之间存在巨大的界面阻抗,严重阻碍了电池的正常工作。针对该问题,本文主要在石榴石型固体电解质与锂负极之间的界面引入少量的电解液,减少石榴石型电解质与锂负极的界面阻抗,使得固态对称锂电池正常循环。进一步地采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学阻抗谱(EIS)研究了石榴石型电解质与锂负极之间界面层的形貌、成分、界面阻抗和循环稳定性。研究结果表明,液体电解液极大地降低了石榴型电解质与锂负极间的界面阻抗,在80℃情况下,石榴型电解质与锂负极循环前的面电阻为1.89Ω·cm^(2),循环后的面电阻为3.24Ω·cm^(2)。 展开更多
关键词 石榴石型固体电解质 锂负极 界面 电解液 界面电阻
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储能钠硫电池的工程化研究进展与展望——提高电池安全性的材料与结构设计 被引量：16
5
作者 胡英瑛 吴相伟 温兆银 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期781-799,共19页
钠硫电池作为一种重要的储能技术,已在全球储能市场拥有GW·h级的装机容量,然而其安全问题一直倍受关注,成为制约其产业大规模发展的一大要素。本文首先介绍储能钠硫电池的结构、工作原理及其工程化发展现状,再针对高温钠硫电池应... 钠硫电池作为一种重要的储能技术,已在全球储能市场拥有GW·h级的装机容量,然而其安全问题一直倍受关注,成为制约其产业大规模发展的一大要素。本文首先介绍储能钠硫电池的结构、工作原理及其工程化发展现状,再针对高温钠硫电池应用中存在的安全隐患问题,从电池的电芯层面到模组层面,提出提高钠硫电池安全性能的解决策略。着重综述了基于固体电解质增韧、降低固体电解质局部电流密度、增强封接材料的热机械稳定性、电芯外壳防腐蚀、电池保温箱热管理与火源阻隔等安全策略的材料和结构设计方面的研发进展,最后对高安全性钠硫电池未来在低温化和液流化的研发方向作出设想和展望。 展开更多
关键词 钠硫电池 储能 工程化进展 电池安全
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固态锂电池用MOF/聚氧化乙烯复合聚合物电解质 被引量：3
6
作者 梁凤青 温兆银 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期332-336,共5页
固态聚合物电解质具有柔韧性好和易于加工的优势,可制备各种形状的固态锂电池,杜绝漏液问题。但固态聚合物电解质存在离子电导率低以及对锂金属负极不稳定等问题。本研究以纳米金属-有机框架材料UiO-66为聚合物电解质的填料,用于改善电... 固态聚合物电解质具有柔韧性好和易于加工的优势,可制备各种形状的固态锂电池,杜绝漏液问题。但固态聚合物电解质存在离子电导率低以及对锂金属负极不稳定等问题。本研究以纳米金属-有机框架材料UiO-66为聚合物电解质的填料,用于改善电解质的性能。UiO-66与聚氧化乙烯(poly(ethylene oxide),PEO)链上醚基的氧原子的配位作用以及与锂盐中阴离子的相互作用,可显著提高聚合物电解质的离子电导率(25℃,3.0×10^(-5)S/cm;60℃,5.8×10^(-4)S/cm),并将锂离子迁移数提高至0.36,电化学窗口拓宽至4.9V。此外,制备的PEO基固态电解质对金属锂具有良好的稳定性,对称电池在60℃、0.15mA·cm^(-2)电流密度下可稳定循环1000h,锂电池的电化学性能得到显著改善。 展开更多
关键词 复合电解质 聚氧化乙烯 金属-有机框架材料 锂金属电池
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管式ZEBRA电池的长循环性能与电压弛豫曲线分析 被引量：1
7
作者 胡英瑛 王静宜 +2 位作者 吴相伟 温建国 温兆银 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3021-3027,共7页
管式ZEBRA电池(也称钠-金属氯化物电池)在电网储能、备用电源和极端环境等领域具有广阔的应用前景,已处于商业化示范应用发展阶段。然而,进一步提高其长循环性能仍是下一代ZEBRA电池的研发重点。判断ZEBRA电池的健康状态对于预测其循环... 管式ZEBRA电池(也称钠-金属氯化物电池)在电网储能、备用电源和极端环境等领域具有广阔的应用前景,已处于商业化示范应用发展阶段。然而,进一步提高其长循环性能仍是下一代ZEBRA电池的研发重点。判断ZEBRA电池的健康状态对于预测其循环稳定性至关重要。我们结合管式电芯的阴极颗粒特征、长循环性能曲线与放电电压弛豫曲线进行了分析,得到ZEBRA电池将经历前期活化、中期性能稳定和后期性能老化等三个不同的性能阶段。通过观察ZEBRA电池的电压弛豫曲线的变化,可以较好地判断电池性能所处的阶段,从而获取电池的健康状态。并以此判断为基础,通过改变阴极的组成可达到减少电池活化时间,保持电池长循环稳定性的目的。 展开更多
关键词 ZEBRA电池 钠-金属氯化物电池 钠盐电池 电压弛豫 循环性能
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α-MoC1–x纳米晶富集碳球修饰隔膜对锂硫电池性能的影响 被引量：1
8
作者 王佳宁 靳俊 温兆银 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期532-540,共9页
采用自组装及热处理方法合成α-MoC1-x纳米晶富集的纳米碳球(α-MoC1-x/CNS),并将其涂覆在商用聚丙烯隔膜上,对隔膜实现了界面修饰。电化学性能显示,与普通的聚丙烯隔膜相比,采用修饰的α-MoC1-x/CNS-PP隔膜组装的锂硫电池的循环稳定性... 采用自组装及热处理方法合成α-MoC1-x纳米晶富集的纳米碳球(α-MoC1-x/CNS),并将其涂覆在商用聚丙烯隔膜上,对隔膜实现了界面修饰。电化学性能显示,与普通的聚丙烯隔膜相比,采用修饰的α-MoC1-x/CNS-PP隔膜组装的锂硫电池的循环稳定性和倍率性能均得到明显提升,在0.5C条件下,电池首周放电比容量提升至1129.7 mAh/g,经过100周充放电循环后,电池仍具有855.5 mAh/g的放电比容量,且在此循环过程中,库伦效率始终大于98%。在自放电测试中,电池经过48h静置后的容量损失率仅为7.7%。结合α-MoC1-x/CNS的微观形貌及XPS分析可知,在锂硫电池充放电过程中,α-MoC1-x/CNS修饰层有效地阻挡了多硫化锂向负极侧的扩散迁移,且当α-MoC1-x与多硫离子接触时能产生Mo-S键、硫代和连多硫酸根产物,进一步巩固了活性物质被约束的程度,从而使电池性能得到提升。 展开更多
关键词 锂硫电池 穿梭效应 碳化钼 硫正极
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双碳源制备磷酸钒锂及其电化学性能 被引量：1
9
作者 孙华斌 张露露 +2 位作者 杨学林 李明 温兆银 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期3023-3029,共7页
以葡萄糖为主碳源,抗坏血酸(AA)为辅助碳源,采用固相法合成了倍率性能优良的碳包覆磷酸钒锂(LVP/C-AA)复合正极材料。通过X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗... 以葡萄糖为主碳源,抗坏血酸(AA)为辅助碳源,采用固相法合成了倍率性能优良的碳包覆磷酸钒锂(LVP/C-AA)复合正极材料。通过X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、恒电流充放电测试、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)测试表征了材料的物相、形貌、结构和电化学性能。结果表明,添加少量的抗坏血酸为辅助碳源对Li_3V_2(PO_4)_3晶体结构没有明显的影响,但能明显提高Li_3V_2(PO_4)的高倍率性能。LVP/C-AA在5 C时的首次放电比容量可达162.4 mAh·g^(-1),100次循环后容量保持率高达80.4%。 展开更多
关键词 锂离子电池 正极材料 磷酸钒锂 抗坏血酸
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