钠硫电池金属陶瓷焊接关键技术的研究

金属陶瓷焊接是钠硫电池最重要的工艺环节之一。为了提高钠硫电池的安全性,通过真空热压技术研究了温度、真空度、压力等对金属陶瓷焊接件氦漏率与强度的影响。研究结果表明,在真空度为10^(-2)Pa、温度为530℃、压力为15MPa的条件下,可以得到氦漏率为10^(-8) Pa·m^3·s^(-1),强度在1MPa以上的金属陶瓷焊接件。

钠硫电池陶瓷-金属扩散焊接技术研究与应用

在原有钠硫电池陶瓷与不锈钢封接存在不足的基础上,研究了陶瓷-金属扩散焊接技术。对设备、材料、结构、工艺等方面进行了分析,得到不同温度与不同弹簧预压力下的封接效果,并通过内水压爆破测试确认封接满足可靠性要求。陶瓷-金属扩散焊接已用于钠硫电池批量试生产,效果良好。

储能钠硫电池β″-Al_2O_3陶瓷管强度分析

针对储能钠硫电池中核心结构部件β″-Al2O3陶瓷管容易失效的问题,利用柱壳理论建立陶瓷管数学模型,采用ANSYS软件进行实体建模与数值模拟,并给出了陶瓷管壁厚、直径、长度与其机械强度的定量关系.结果表明:陶瓷管最大应力发生于根部,最大应力随壁厚的减小而增大,随直径的增大而增大,但与长度基本无关,陶瓷管关于壁厚和直径临界曲线基本呈线性关系,这为陶瓷管机械强度的优化设计提供量化依据.

钠硫电池β''-Al_2O_3陶瓷管弹性模量测试研究

为了描述钠硫电池中核心部件β''-Al2O3陶瓷管的机械性能,采用应变仪、游标卡尺及位移装置测量了陶瓷管几何参数,结合三点弯曲法得出了陶瓷管的弹性模量,利用动态热机械分析仪测试了弹性模量随温度的变化。结果表明:β''-Al2O3陶瓷管室温时的弹性模量为191 GPa,并在一定范围随温度升高呈非线性递减关系,这对钠硫电池陶瓷管机械强度优化设计具有重要意义。

储能钠硫电池β〞-Al_2O_3陶瓷管静水压爆破试验分析

为了确定钠硫电池关键部件β〞-Al2O3陶瓷管的极限强度,利用直尺、游标卡尺及壁厚仪测量了陶瓷管外形尺寸,通过静水压爆破试验得到了爆破极限压力,采用薄壁容器受压后应力近似公式和第一强度理论设计准则计算出陶瓷管的极限应力,并分析了影响极限应力的主要因素,这对陶瓷管的强度校核和优化设计具有很强的指导意义。

含钠硫电池储能系统的微网多时间尺度能量管理策略

针对包含钠硫电池储能系统的微电网,文中以微网运行成本最小化为目标,同时考虑钠硫电池的荷电状态和使用寿命,提出一种针对含钠硫电池储能系统微网的多时间尺度能量管理策略,分别对微网能量管理策略的日前调度和实时调度进行建模。最后以一个微网系统作为算例,通过日前调度结果和实时调度结果的比较分析可知,多时间尺度的能量管理策略可提高微电网运行效益,而实时调度计划基于超短期功率预测,可对日前调度计划进行较大程度的修正,保证微电网的经济优化运行。

碳纤维毡在钠硫电池中的应用

从碳含量、电导率及弹性模量等方面对影响碳纤维毡性能的主要因素进行了分析。从表面状态、活性比表面积、官能团数量、复合材料表面剪切强度等方面对国内碳纤维毡在储能电池应用中所存在的问题进行了分析。

集流体腐蚀对钠硫电池容量衰减的影响分析

研究了以316 L不锈钢作为正极集流体的钠硫电池的容量非正常衰减现象。运用直流内阻测试、电化学交流阻抗测试、电池拆解分析以及β"-Al_2O_3陶瓷管外表面和正极物质的元素分析等手段分析钠硫电池容量非正常衰减的原因。结果表明:随着充放电循环次数增加,直流内阻基本保持稳定,但扩散阻抗则显著增大。此外β"-Al_2O_3陶瓷管外表面被一层黑色物质包裹,并且在β"-Al_2O_3陶瓷管外表面和正极物质中发现了铁、镍和铬元素。综合分析认为,316 L不锈钢集流体被多硫化钠腐蚀,随后腐蚀产物随充放电循环沉积在β"-Al_2O_3陶瓷管外表面,聚集的沉积物阻碍了钠离子的传输通道,导致钠硫电池的扩散阻抗显著增大,是钠硫电池容量非正常衰减的主要原因。

温度和放电深度对钠硫电池欧姆内阻的影响

钠硫电池的欧姆内阻与温度和放电深度(DOD)密切相关。通过不同温度下的脉冲放电实验,测量不同DOD时钠硫电池的欧姆内阻。除DOD为100%外,在某一固定DOD下,欧姆内阻随着温度的降低而增大。在某一固定温度下,DOD为0~7.14%时,随着DOD增加,β″-氧化铝陶瓷管外表面高阻抗的硫单质层被消耗,造成欧姆内阻逐渐减小;DOD为7.14%~85.70%时,欧姆内阻基本恒定;DOD为85.70%~100%时,随着DOD增加,电池负极有效反应面积减小,欧姆内阻急剧增大。DOD为7.14%~57.14%时,钠硫电池的开路电压为2.065~2.079 V,具有良好的功率特性。

钠硫电池串并联电池组性能影响因素分析

为了研究钠硫电池串并联电池组性能影响因素,首先在并联支路容量、并联支路初始荷电状态、电池串并联连接方式一致的前提下,研究了并联支路欧姆内阻差异对钠硫电池组性能的影响,实验结果表明电池成组时选用欧姆内阻一致的电池能够减小并联支路在平台期和充电末端的不平衡电流,同时还能够减小并联支路之间的荷电状态累积差异;其次在单体电池内阻、电池组使用环境、电池组使用工况等参数一致的情况下,研究了不同串并联方式对钠硫电池组性能的影响,实验结果表明采用先串后并的连接方式时每个支路串联的电池数量越多,该并联支路电池内阻更接近该批次电池电池内阻平均值的整数倍,能够显著降低并联支路电流不平衡性和荷电状态累积差异。

钠硫电池用β″-Al_2O_3浆料的分散性研究

钠硫电池的核心部件为β″-Al2O3陶瓷,要得到性能稳定、组分均匀的β″-Al2O3陶瓷,其粉体质量至为重要。而高固含量、低黏度、粒度分布均匀、颗粒尺寸小的高分散浆料是制备β″-Al2O3粉体的关键。根据浆料的粒度分布和沉降,选择适合β″-Al2O3浆料的分散剂,并得出其最佳用量。在此基础上制备得到β″-Al2O3浆料黏度和粒度分别降至原来的1/200和1/3。喷雾干燥所得的粉体表面光滑,内部颗粒尺寸均匀,无大粒子存在。

钠硫电池不锈钢真空激光焊接工艺的研究

研究了大功率光纤激光器在真空下对钠硫电池正极侧封口进行焊接的问题,分析了焊接夹具、真空度、速度,以及热影响等因素对焊接质量的影响,并确定了最佳焊接工艺。通过进行焊接件气密性测试、焊缝金相分析、接头强度测试等,表明所确定的工艺可以满足钠硫电池技术要求。

储能——技术 资本 政策一个都不能少

近年来，太阳能、风能等可再生能源发电迅速发展，为电网不断注入绿色清注s~厶匕l=]lc源。新能源虽然洁净，但发电功率很不稳定，间歇性、波动性大，难预测、难控制、难调度、难并网，即使并网后其不稳定性也会对电网造成损害。因此新能源发电怎么储存，如何平稳、智能地接入电网，已成为新能源产业亟需突破的瓶颈。

凝胶注模成型钠β″氧化铝陶瓷的研究

对钠β″氧化铝(Na-β″-Al2O3)陶瓷的凝胶注模成型进行了系统的研究。以多铝酸锂和多铝酸钠陶瓷粉体为前驱体,采用机械球磨的方法制备了Na-β″-Al2O3前驱粉的陶瓷浆料。通过旋转流变仪对浆料的流变学性能进行了研究,发现浆料主要表现出先剪切变稀再剪切增稠的特性。在引发剂作用下,成功制备了Na-β″-Al2O3前驱粉的陶瓷坯体并烧结成瓷。使用扫描电镜观测了陶瓷素坯和烧结体的微观形貌。用三点弯曲法测得烧结后陶瓷的抗折强度约为230MPa,交流阻抗法测得350℃时Na-β″-Al2O3陶瓷的电阻率约为4.8Ω·cm。

钠硫电池β″-Al_2O_3陶瓷管几何参数对其机械强度的影响

为了有效增强陶瓷管的可靠性,达到大幅度提高钠硫电池使用寿命的目的,根据有限元理论,采用ANSYS软件对钠硫电池关键部件β″-Al2O3陶瓷管的机械强度进行了数值仿真,得出了陶瓷管最大应力随着其几何参数变化的规律。数值仿真结果表明:内外壁施压时陶瓷管最大应力随其长度与壁厚比的同比例缩小而增大,但随长度与直径比的同比例缩小而减小,而此时直径与壁厚比的同比例缩小对应力变化几乎没有影响,这为陶瓷管尺寸缩小时机械强度的优化设计提供指导。

P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2/AC复合材料的合成与电化学性能表征

合成了P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2及其与活性炭(AC)的复合材料,以Li+/Li为对电极研究了合成材料的嵌脱锂电化学特征。研究表明:P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2可逆放电比容量为90.3 m Ah/g,活性炭复合后材料比容量提高了35.8%,达到122.6 m Ah/g,且倍率性能较纯P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2电极也有所提高。进一步以活性炭为正极,P2-Na_(0.66)Li_(0.22)Ti_(0.78)O_2/AC复合材料为负极组成不对称超级电容器,也表现出较好的电化学性能。

ZrO_2增韧β″-Al_2O_3陶瓷烧结制度研究

作为钠硫电池的核心部件,β″-Al2O3陶瓷强度的提高是改善电池性能和延长电池寿命的关键。采用质量百分数为10%的3Y-ZrO2作为添加剂,并运用固相球磨的方式制备了β″-Al2O3陶瓷,通过收缩率测量、显微结构测试及相组成分析,得出最佳转相温度为1 410℃,最佳烧结温度和保温时间分别为1 500℃和2h。在此烧结制度下制备的β″-Al2O3陶瓷,微观结构均匀,断裂韧性较未添加ZrO2的陶瓷提高36.4%,交流阻抗法测得350℃时的电阻率约为5.75Ω·cm。

钠电池的研究进展及其在电力储能中的应用

钠电池资源丰富,成本低廉,是非常有发展潜力的电池体系,近年来得到了国内外科研人员的广泛关注和重视。介绍了钠硫电池、钠盐电池、钠空气电池、有机系钠离子电池、水系钠离子电池等钠电池的基本特性及研究进展,并分析了其在电力储能中的应用。其中水系钠离子电池、钠硫电池和钠盐电池具有容量大、体积小、运行效率高、寿命长、不受地域限制等优点,是为数不多的几款有希望满足大规模储能应用"低成本"、"高安全"、"大规模"的新型储能技术的电池。

超级电容器在风力发电储能中的应用

超级电容器因功率密度大、充放电速率快等特性,应用于风力发电储能系统,能够很好地改善风电质量,解决风电并网"瓶颈"问题,提高电网对风电接纳能力。从超级电容器原理、优点及储能特性等方面概述了超级电容器在风力发电储能中的应用,并提出了一种基于超级电容器和蓄电池混合储能的综合控制策略。