不同炭材料对Zn-PANi二次电池性能的影响

在聚苯胺合成过程中加入石墨、活性炭和酚醛炭,得到的PANi/C复合材料用于组装Zn-PANi二次电池。研究发现:具有苯环结构的石墨和酚醛炭,能够大幅度提高材料的导电性;减小电池内阻;而活性炭和酚醛炭具有大的比表面积和羟基官能团,有利于PANi在其表面的物理和化学吸附,提高PANi分散性,电池容量大幅度提高。尤其是酚醛炭兼有石墨和活性炭的优点,效果最好,电池的比容量由70 mAh/g提高到110 mAh/g,库伦效率>95%。循环伏安和可见光谱研究表明,掺杂炭并不会改变PANi充放电的电化学反应。

基于调频信号自适应分解的电池储能辅助二次调频控制策略

以清洁能源发电为代表的零碳机组大规模并入电网,其间歇性和不确定性带来的频率波动愈发凸显。针对电池储能辅助火电机组调频灵活性不足、荷电状态维持效果不理想的问题,提出一种基于调频信号自适应分解的储能辅助二次调频控制策略。首先,综合灵敏度、储能荷电状态、频率偏差状态3个因素,给出区域调节需求信号和区域控制误差信号的切换时机判据;计及火电机组爬坡率限制和储能荷电状态限制,提出自适应调频信号分解策略,构建回报增益与荷电状态之间的规律并将其作为调节参考值,利用频率偏差对参考值进行修正,最后通过状态一致性检测模块判断回报增益的输出,以实现2种调频资源的优势互补。通过单区域系统频率响应模型仿真,验证了本文策略的有效性。结果表明:本文策略能够提高系统的灵活性,使各调频资源形成互补关系。

阴离子密堆二次电池正极材料中离子宿住迁移与能量存蓄机制晶体化学新探索

在二次电池电极材料中,有一类性能优良的材料具有阴离子密堆或近密堆方式构筑的晶体结构。宿住阳离子在密堆留下的空隙空间中宿住、迁移,从而实现能量转换与存储。相关过程微观机理的研究由于涉及原子尺度的微观结构辨析和电子层面的分析,实验研究难度较大。因此,更多是通过晶体学理论分析与晶体场理论和量子力学第一性原理计算结合展开。已有的理论从过渡金属配位体晶体场分析展开,但宿住离子宿住迁移中电子相互作用关注相对不足。本文根据已有的实验事实,在精准描述最具代表性的阴离子(氧离子)面心立方紧密堆积(FCC)结构中空隙空间准确形态和微分几何方法准确解析空腔真实体积的基础上,结合空隙空腔独特形态,对经典晶体学中Pauling第一规则的分析方法作了拓展。根据新的理解,提出了宿住阳离子在空隙空腔宿住和徒迁拓扑形变新模式,及其可能拥有的电子形态学新特征,提出了空隙空腔中宿住阳离子体积与密堆阴离子半径间的新关系。为了进一步说明住宿离子电子形态特征,通过第一性原理计算获得了典型FCC结构LiMn_(2)O_(4)尖晶石中电子密度等势图,构造了锂离子宿住四面体空隙空腔的电子密度等势特征分布的三维形态,与晶体学分析中获得的电子形态新特征变化一致。通过夹在两个密排面间的{110}面族电子云密度分布分析,首次清晰地揭示了LiMn_(2)O_(4)中锂离子的“S”形徒迁途径,及其对附近锰离子配位多面体电子云密度分布的影响。依据宿住离子脱/嵌新特征,提出阴离子拓扑多面体晶体场对宿住阳离子电子云压缩发生拓扑变形实现能量转换储蓄的新思路,据此计算了典型紧密堆积构造的电极材料新的理论能量密度,并和传统方法计算的理论值进行了比较,二者十分接近,为从晶体学和量子力学理解二次电池能量储存提供了新视角。

《高比能二次电池关键材料与先进表征专刊》——主编寄语

新能源汽车是我国振兴新能源产业的重要力量,也是我国解决城市雾霾和应对气候变化的重要举措。践行新时代“四个革命、一个合作”的能源战略,需要我国以清洁、低碳、安全、高效为驱动,构建清洁、高效、安全的现代能源体系。发展先进储能电池技术不仅是电力系统低碳清洁化的必要举措和抢占国际能源资源技术战略制高点、保障国家能源资源安全的有力手段,也是新能源产业发展的关键支撑.

铝二次电池用RGO-S电极材料制备与性能研究

以氧化石墨烯与硫代硫酸钠为原料,通过一步水热法,制备还原氧化石墨烯-硫(RGO-S)电极,通过XRD、XPS、SEM、TEM、恒流充放电测试等手段对电极进行分析。结果如下:在RGO-S中硫元素主要为单质,单质硫与还原氧化石墨烯之间主要是以物理吸附的方式结合,主要以S2p3形态存在,小部分以S2p1形态存在。硫元素含量越高,初次充放电容量越高,循环性能越差。硫碳质量比为3:7的RGO-S复合材料具有最优性能,经过120次的充放电循环后放电容量回复到92%左右,在高倍率电流密度下放电容量保持在58.83mAh/g。

高比能二次电池正极材料的X射线谱学研究进展

二次电池具有高能量密度和长循环寿命等特点,为储存并利用清洁能源提供了有效的解决方案。为了满足社会日益增长的能源需求,进一步研究和开发二次电池迫在眉睫,而X射线表征技术可以为二次电池的研究、设计与应用提供全方位视角。基于此,本综述通过对近几年相关文献进行归纳总结,综述了X射线谱学技术在二次电池领域的最新进展以及遇到的问题,重点介绍了X射线表征技术(主要包括X射线光电子能谱、X射线吸收谱和共振非弹性X射线散射等)的基本原理、在二次电池领域的最新研究成果和科学挑战,详细阐释了不同X射线表征手段的技术特点、适用条件和独特优势,并对未来X射线谱学在二次电池领域的应用提出展望。综合分析表明,X射线表征技术可以提供一系列电极材料晶格、电子、物相结构等基本信息,实现从宏观尺度到微观尺度的电极材料结构表征,进而系统揭示电极材料晶体结构与电子结构演变、电荷补偿机制、离子与电子输运以及表界面化学过程等信息,为二次电池性能提升和技术瓶颈突破提供支持。

高比能二次锂电池电极材料的储能系统配电网运行建模与仿真研究

对于包含储能系统的配电网运行建模与仿真,传统方法由于缺少对储能系统变量增补约束,导致建模后储能系统的电热转换效率较低。为此,提出高比能二次锂电池电极材料的储能系统配电网运行建模与仿真研究。依据储能系统在配电网中的运行特性,建立储能系统等效电路,并以高比能二次锂电池电极材料的储能系统的经济性指标构建电网运行模型,同时对其加以变量增补约束,以动态描述配电网的运行过程。实例应用结果显示,所提方法能够有效提高储能系统的电热转换效率,建模结果更加可靠。

计及电池寿命的储能系统参与二次调频功率分配策略

储能系统辅助火电机组二次调频具有响应速度快、跟踪精度高等优点,但功率分配不当会加速电池寿命衰减,导致运行成本增加,经济效益下降。如何制定合理的储能功率分配策略,在确保调频性能的同时延长电池寿命并提高经济效益,已成为亟待解决的重要问题。首先基于二阶RC等效电路建立储能锂电池的数学模型,采用限定记忆最小二乘递推算法辨识模型参数;随后,在火储联合调频模型的基础上,对基于比例、差额和频率的3种功率分配策略进行了仿真分析;最后,根据江苏某660 MW火电机组的实际运行数据,重点分析了不同策略对系统调频性能、电池寿命及经济性的影响。结果表明,比例分配策略的调频效果最差,且会加速电池寿命衰减;差额分配策略在调频性能上表现优异,但对电池寿命的改善有限;频率分配策略能够有效降低电池更换频率,可提高整体经济效益。总体而言,频率分配策略不仅可提高系统的调频能力,还能最大限度延长电池寿命并优化经济效益,在储能系统辅助火电机组二次调频中具有显著的应用优势。

基于双层协调控制的电池储能参与电网二次调频策略

针对电池储能参与电网二次调频的场景,为了提升电池储能的寿命以及改善调频效果,提出一种基于双层协调控制的电池储能控制策略。在外层控制中,针对储能参与电网调频的时机与深度,分析基于灵敏度计算的阶跃式控制模式对储能出力特性的影响,并提出基于指数函数变换的分配因子平滑式自适应调整策略,在保证调频质量的同时,优化储能出力。在内层控制中,将电池储能系统分为不同充、放电特性的两部分,以减小频繁充、放电切换对电池寿命的影响。提出结合超短期负荷预测的电池储能荷电状态双层模糊优化策略,根据等效荷电状态和负荷变化趋势修正储能分配因子,在维持电网调频质量的前提下优化电池储能的荷电状态,解决在调频过程中因充、放电总能量不均衡而导致的高/低荷电状态极端运行问题,保证电池储能的持续调频能力。基于某电网的实际负荷数据,在MATLAB/Simulink中验证所提策略的有效性。

储能电池辅助火电机组二次调频控制策略研究

为提高调频效果与储能电池荷电状态维持效果,该文提出一种储能电池辅助火电机组二次调频的动态下垂系数控制策略,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,并对不同控制策略下的仿真结果进行对比。在0.05(p.u.)阶跃负荷扰动下,动态下垂系数控制为最优控制。相比于无储能控制与固定下垂系数控制,其最大频率偏差分别改善0.225 6 Hz与0.025 2 Hz。在连续负荷扰动下,动态下垂系数控制为最优控制。相比于无储能控制与固定下垂系数控制,其频率偏差的方均根值改善0.036 8与0.001 4;荷电状态偏差的方均根值相较于固定下垂系数控制改善0.009 8。对比结果可验证储能电池采用动态下垂系数控制策略的有效性,表明该策略对储能电池荷电状态(SOC)具有一定保持效果。

二次电池高熵电极材料研究进展

对于二次电池电极材料而言,高熵设计可以获得更好的结构稳定性、体相电子电导率以及离子扩散速率。综述了近年来锂离子电池(LIBs)、钠离子电池(SIBs)、钾离子电池(PIBs)和水系锌离子电池(ZIBs)中的高熵改性电极材料,深刻剖析了优越的电化学性能与高熵结构之间的构效关系,系统总结了高熵电极材料的发展现状与挑战,并对高熵材料的优化设计提出了见解,为推动二次电池高熵电极材料的产业化提供参考。

锂/钠-氯二次电池的最新进展——从材料构建到性能评估

传统锂离子电池的能量密度已难以满足日益增长的更高能量密度的需求。开发新型高能量密度二次电池是最为有效的一个策略。近期,基于商用一次锂-亚硫酰氯锂电池衍生而来的锂/钠-氯二次电池因其高能量密度而备受关注,成为替代传统锂离子电池的有力竞争者。本文围绕锂/钠-氯二次电池的最新研究进展,综述了正极载体、负极及电解液等关键组分构建研究及其对电化学性能的影响。在正极载体方面,系统阐述了碳材料、共轭框架聚合物等载体设计对锂/钠-氯二次电池首次放电容量、可逆容量、倍率性能和温度的影响;在电解液方面,详细分析了针对反应机理、中间相产物和电解液腐蚀问题的解决策略;并简要介绍了适用于锂/钠-氯二次电池的新型合金负极。基于正极载体的理性设计与电解液系统优化,锂/钠-氯二次电池在新型二次电池领域已初现峥嵘,循环寿命可达500圈,尤其是在极端服役环境中表现优异(可在-80℃工作,电流密度最大可达16 A/g)。然而,氯物种转化动力学速率慢、活性氯物种利用率低以及氯物种对负极等的腐蚀难题仍然是限制其性能进一步提升的瓶颈,也是未来亟待解决的挑战所在。

储能电池辅助火电机组二次调频的设计与应用

为充分利用电池储能在辅助火电机组二次调频中的优势,对电池储能参与火电机组二次调频的设计方案进行设计与优化。以山东某电厂为例,针对储能系统在二次调频方面的优势,分析储能辅助火电机组二次调频的过程和原理,在此基础上对电池储能辅助该火电机组二次调频的建设方案进行了设计。文中分析了控制策略对二次调频效果的影响,选取基于区域控制偏差(Area Control Error,ACE)信号的控制策略。根据政策文件对项目的收益进行了分析,证明该设计方案可以大幅提高二次调频性能,且经济性良好。

二次电池电极名称的判断

电化学试题是高考必考题型,其中结合原电池和电解池考查的二次电池是考试的热点,解决此类试题的关键是要明确电池的电极名称.理解电极发生的电极反应.1根据电极材料判断例1铝硫二次电池是一种具有高能量密度、廉价原材料、有前途的替代储能装置.

动力电池中二次矿产资源回收利用研究

针对新能源汽车电池中二次矿产资源的回收利用进行了深入研究。分析了新能源汽车电池种类和应用现状,以及电池在使用过程中面临的问题,提出动力电池二次矿产资源回收利用的必要性。从回收利用的经济效益和环保效益进行分析,全面评估二次矿产资源在新能源汽车电池中的应用价值,为新能源汽车电池行业提供了可持续发展的路径,同时为资源回收利用领域提供了实证研究和技术支持。

基于新能源汽车电池中二次矿产资源回收利用研究

主随着新能源汽车产业的迅猛发展,电池生产量的爆炸式增长伴随着废旧电池的日益累积,如何高效、环保地回收利用成为一个举世瞩目的问题。首先对二次矿产资源的概念和特点进行了介绍,并从环保和经济性的角度探讨了二次矿产资源回收的必要性,其次深入分析了二次矿产资源回收存在的问题并探讨了当前技术挑战和难题,最后对电池回收的整体流程做了介绍并提出高效回收的技术方案。研究成果既为新能源汽车电池回收行业提供了技术和管理方面的理论支持,也为我国新能源汽车电池回收行业的可持续发展和政策制定提供实际可行的技术解决方案,更为该领域的后续研究和产业发展提供了理论支撑和路径指引。

西安建筑科技大学在水系二次电池关键电极材料设计及新体系开发方面取得重要进展

近期,西安建筑科技大学机电工程学院王娟教授团队青年教师李舒越在水系二次电池关键电极材料设计及新体系开发方面取得重要进展,在国际顶级期刊InfoMat上发表题为“Aqueous decoupling batteries:exploring the role of functional ion-exchange membrane(水系解耦电池:探索功能性离子交换膜的作用)”的综述论文,青年教师李舒越为该论文的第一作者,西安建筑科技大学为第一完成单位,吉林大学为主要合作单位。

锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究进展

综述了最近几年对于锂离子二次电池正极材料氧化锰锂的研究。研究的氧化锰锂材料主要有尖晶石结构的LiMn2 O4、Li4Mn5O9和Li4Mn5O12 以及层状结构的LiMnO2 。对于LiMn2 O4,通过引入适当的杂原子和采用新的溶胶 -凝胶法制备 ,可以有效地克服Jahn -Teller效应所造成的容量衰减现象。Li4Mn5O9和Li4Mn5O12 可以用低温方法合成 ,能作为 3V锂离子二次电池的理想正极材料 ,层状结构LiMnO2 的容量比目前常用的正极材料的质量容量均要高 ,可达 2 70mAh/g ,而且循环性能也比较理想。随电子技术的发展 ,以氧化锰锂为正极的锂离子二次电池将得到广泛的应用。

二次锂离子电池正极活性材料—LiCoO_2制备研究进展

本文简单对比了高温相 LiCoO2和低温相 LiCoO2的结构和电化学性能的差别，详细介绍了 LiCoO2的各种合成方法并评述了不同合成方法、反应条件对 LiCoO2结构、形貌及电化学性能的影响，并提出了今后研究的方向。

电池储能单元群参与电力系统二次调频的功率分配策略

大规模电池储能电站响应频繁的电力系统二次调频小额功率需求时,面临二次调频功率在电池储能单元群之间分配的问题,分配不当会劣化储能电站运行效率。文中分析了电池储能单元充放电功率对其能量转换效率的影响,构建了电池储能单元充放电功率-效率模型,提出使电池储能电站整体能量转换效率最大化的电池储能单元群功率分配策略。该策略可以提高电池储能电站运行效率、减小功率损失,同时在小额调频功率需求场景下可以减少电池储能单元响应数量和延长电池储能电站寿命。仿真分析验证了所提功率分配策略的有效性,与按比例功率分配策略和最大充放电功率分配策略对比结果表明,所提出的功率分配策略在提升电池储能系统运行效率以及减缓电池寿命衰减方面均具有优势。