锂离子电池(LIB)因其能量密度高、循环寿命长而被广泛用于移动储能。然而,锂资源的有限严重限制了其在大规模储能领域的应用。近年来,钠离子电池(SIB)由于成本低、安全性高等优点,成为了LIB有前途的替代品。硬碳具有较低的氧化还原电位、稳定的结构、较大层间距和相对较低的成本,被广泛用作SIB的负极材料。然而,硬碳负极较差的倍率性能和较低的首次库仑效率限制了SIB的性能。综述了钠离子电池硬碳负极的研究进展,包括硬碳储钠机理、前驱体选择以及制备工艺对硬碳性能的影响。

锂离子电池以高能量密度、高功率密度和长使用寿命的特点被广泛应用于储能系统中。在长期运行状态下,可用容量的准确估计是储能系统参与电力调节的关键。为了解决这一问题,提出了一种基于奇异值分解的双自适应无迹卡尔曼滤波算法(singular value decomposition-double adaptive unscented Kalman filter, SVD-DAUKF)的锂离子电池可用容量损失估计方法。构建了考虑老化的电池可用容量表达式;利用SVD-DAUKF算法结合等效电路模型,进行模型参数辨识和电池荷电状态估计;结合参数辨识结果和可用容量定义,在1 C下进行可用容量损失估计结果的验证,可用容量损失估计误差低于4%。

硅基负极材料存在体积膨胀、表面稳定性差和导电性低的问题。通过硅形貌调控、立体导电网络构筑、多孔结构构造和碳包覆的方法,制备了多孔硅碳复合材料。基于硅不同晶面离解能的不同,球磨获得硅纳米片。将含硅纳米片、碳纳米管(CNT)和石墨的浆料,喷雾干燥,获得硅纳米片和CNT自组装形成多孔结构。对多孔结构进行液相碳包覆,使多孔结构内的纳米硅和整个多孔结构表面形成碳包覆层,获得多孔硅碳复合材料。扣电测试显示,该材料可逆比容量为1 000.8 mAh/g,首次循环效率高达93.9%,全电测试显示优异的1 C特性和较好的循环稳定性,这主要得益于立体导电网络的构建、多孔结构的构造和双重碳包覆的形成,提高了硅基材料的导电性,缓解了体积膨胀,提高了表面稳定性。

针对硅基负极体积膨胀大,在电池循环过程中易从集流体上脱落的问题,提出了石墨烯涂层改性铜箔集流体的创新思路。石墨烯涂覆增加了集流体表面的粗糙度,从而使集流体与活性物质的粘附力增强,抑制硅基负极中集流体与活性物质脱离的现象发生。与使用商业铜箔集流体的电池相比,使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在倍率性能和循环稳定性方面均有明显提升。使用石墨烯涂层改性铜箔集流体的电池在2 C高倍率下,硅基负极放电比容量为467.2 mAh/g;在0.2 C循环80次后,容量保持率仍超过50%,而使用常规铜箔作为集流体的电池容量保持率仅为18.2%。

锂离子电池在循环老化过程中,内部会发生正负极活性材料结构塌陷、电解液分解产气等副反应,导致电池膨胀、容量衰减。研究电池膨胀力在其生命周期内的演化规律对于加强电池寿命管理具有重要工程意义,然而目前针对这一领域的研究少有文献报道。通过探究锂离子电池在老化过程中膨胀力与寿命的演变趋势,发现将电池在循环过程中的充电膨胀力峰值和容量值进行微分后,两者的绝对值呈现同时上升的趋势,表明电池膨胀力与循环寿命具有强相关关系。将膨胀力引入电池寿命预测模型可以提高锂离子电池寿命预警模型的准确性。

采用溶剂热法和高温煅烧法制备了FeF₃-FeF₂正极材料,并对其物理和电化学性能进行了表征。结果表明：FeF₃-FeF₂正极材料的比表面积为11.8 m²/g,远大于FeS₂的比表面积(0.5 m²/g)。FeF₃-FeF₂正极材料的初始热分解温度为850 ℃,比FeS₂高出300 ℃,比CoS₂高出200 ℃。FeF₃-FeF₂单体电池的空载电压为3.22 V,远高于FeS₂的空载电压(2.05 V)。LiB/LiF-LiCl-Li₂SO₄/FeF₃-FeF₂单体电池在电流密度150 mA/cm²下的初始放电电压为2.65 V,截止电压1.5 V,能够放电308 s,放电比容量达到160.4 mAh/g,较LiCl-KCl和LiF-LiCl-LiBr电解质体系提高75.3%和43.5%,表现出更长的工作时间。因此,对于高电压、高比能量和高比功率热电池的研制,FeF₃-FeF₂是一种极具前景的热电池正极材料。

锂离子电池主导了便携式电子产品和电动汽车市场、储能市场,锂的成本和资源可用性也越来越受到关注。钠离子电池被认为是电网级能量存储系统的理想选择。然而,在钠离子电池实现商业化应用之前,仍有各种挑战需要克服,其中,初始库仑效率低是制约钠离子全电池实际能量密度提升的关键问题。分析了钠离子电池低初始库仑效率的影响因素,包括在初始循环过程中因电解液分解形成的固体电解液界面膜、较差的钠离子嵌入/脱出可逆性、缺陷和表面官能团影响等。总结了结构/形貌设计、表面改性、电解液优化等提高钠离子电池初始库仑效率的策略,对于推动与实现高能量密度钠离子电池的实际应用具有重要意义。

以磷酸铁为铁源,通过碳热还原法制备出磷酸铁锂(LFP)材料,改变进料速度和粉碎压力对LFP进行粉碎,得到具有不同粒度分布的LFP成品。将LFP成品与导电剂、粘结剂一起匀浆并涂覆到集流体上,组装成电芯。结果表明：0.75 kg/h进料速度或21 m³/h粉碎压力下得到的LFP成品,D_max在20 μm以内,浆料细度在35 μm以下,极片压实密度≥2.44 g/m³,电芯0.1 C放电比容量≥159 mAh/g,兼具良好的加工性和电性能。

无负极锂金属电池因极高的理论容量、能量密度和低成本的优势成为学术热点。但由于铜箔的疏锂性和金属锂的高活性,导致了锂沉积/剥离不均匀,从而产生锂枝晶和锂消耗过快等诸多问题,限制了实际应用。对无负极锂金属电池的优势、挑战以及解决方案进行了全面梳理,从修饰集流体、构筑稳定固态电解质界面(SEI)膜、引入补锂技术以及优化电解液四个改进策略进行了详细论述,并讨论了负极侧影响金属锂沉积/剥离的机制、正极额外锂源的优势以及电解液对无负极锂金属电池可逆性的影响,总结了四种策略的优缺点和未来的发展方向。

卫星供电系统测试现状是使用成熟的Agilent 34980A产品和配电器设备进行集成。针对供电测试系统集成化及智能化的测试需求,提出了一种智能供配电测试设备设计方案——集中供电监控器。它由通路继电器模块、指令发送模块、遥测状态采集模块、状态显示模块组成,具有集成度高、可靠性高、通用性强、维修性好等特点,实现了供配电测试设备的模块化、通用化、标准化、小型化,并实现了远程监控、智能监控等功能。目前已在卫星平台测试系统中得到应用,为卫星自动化测试系统起到了有力的支持作用。

锂离子电池(LIB)应用领域广泛,但其在低温条件下容量、倍率和寿命等指标严重下降,极大限制了LIB在低温领域的应用。造成LIB低温性能差的因素有很多,其中发生在电极/电解质界面附近的微观过程,特别是低温下固态电解质界面(SEI)附近锂离子(Li⁺)脱溶剂化能垒增大以及Li⁺通过SEI的缓慢传输对LIB的低温性能起着决定性作用。因此,低温电解液的改进与发展对低温LIB的进一步应用具有重要意义。从限制低温LIB动力学的因素着手,分析其低温速控步骤,并探讨了溶剂、盐、添加剂在不同电池体系中改善低温性能的机制和规律,期望从电解液设计的角度为下一代低温LIB的研究提供借鉴。

锂离子电池在长期工作中极易发生容量衰减,不同的工作条件下衰减程度不同,相关机理也不同。通过研究不同条件下锂离子电池的循环失效并探究机理,可以为优化电池设计提供参考,提高锂离子电池使用的安全耐久性。综述了在不同温度、压力、充放电倍率、过充电/过放电、荷电状态(SOC)循环区间下锂离子电池的循环容量衰减情况及失效机理,并提出相关策略提高锂离子电池的使用性能,确保锂离子电池安全稳定地运行。

全固态锂金属电池(ASSLB)由于其安全性和潜在的高能量密度而被认为是下一代能量存储电池首选。固态电解质作为ASSLB的关键组成部分,具有不燃性和对锂金属阳极的良好适应性,近年来受到广泛关注。在目前报道的固体电解质中,石榴石型氧化物复合固态电解质表现出了巨大的应用潜力。由于其结合单相无机氧化物固态电解质和聚合物固态电解质的优点,既提高了离子电导率,又有效降低了界面电阻,所以能切实提高电池的安全性和能量密度。从石榴石型氧化物复合固态电解质的组分组成、复合方式、结构、锂离子的传输机制和复合电解质中的界面问题进行阐述,指出了复合固态电解质中存在的问题,并对其应用进行了展望。

锂离子电池(LIBs)自投入商用以来,其在低温环境下工作时容量衰退的问题广受学者关注。对低温环境下导致LIBs性能差的影响因素进行了分析与讨论,并从四个方面总结概括了近几年改善低温电池动力学的方法,分别为电解液设计,正极材料改性,负极材料改性和电池加热技术。最后,对改善低温LIBs性能的方法做出了总结并提出新的见解和方案,以促进高性能低温LIBs的持续发展。

采用高镍三元正极材料和硅碳复合负极材料,通过对负极材料选型、电极面密度参数优化,成功制备出容量大于3.6 Ah的18650型锂离子电池。该18650电池体积比能量达到751 Wh/L,可3 C放电,工作温度范围为–40~60 ℃。电池具备良好的倍率性能、循环性能、低温放电性能、高温放电性能,综合性能良好,能满足用电设备的宽温域、长循环使用要求。

热失控是影响锂离子电池向更高能量密度发展进而得到更大规模应用的主要问题之一。锂离子电池的热安全性不仅取决于电池材料和电池设计,还会随着其老化的方式和程度而变化。针对高温循环后的老化锂离子电池电化学性能的衰退和热失控行为进行了研究。将三元锂离子电池在72和25 ℃以1 C进行恒流恒压充放电循环老化,比较了新鲜和老化电池的电化学性能;采用加速绝热量热仪对新鲜和老化的电池进行热失控实验,探究高温循环下电池热安全性的变化规律;对老化电池进行拆解分析,以研究其老化机理。结果表明,高温循环使电池的电化学性能发生了严重衰退,这是正负极都发生了大量活性材料的损失导致的。在加速绝热量热测试中,新鲜和老化的电池都发生了热失控。分析表明老化电池中的电解液被大量消耗,减缓了其热失控动力学过程,老化电池热失控的整体危害性有所下降。

在锂离子电池电解液添加剂中,二氟磷酸锂(LiDFP)可改善电池多方面的性能,尤其是其出色的低阻抗效果受到高度关注。综述了LiDFP在调节固体电解质界面膜(SEI)阻抗,改善电池低温性能、倍率性能和高温稳定性等方面的研究进展,介绍了LiDFP在实际应用中存在的问题和解决方案。阐述了LiDFP的作用机理,并对低阻抗电解液添加剂的开发进行了展望。

在实际车辆运行工况下,电池包内电池的温度分布呈现出不均匀的特征,且在较高工作温度下电池的衰减速度会加快,可能促使容量和功率的减退加速。以锂离子电池为研究对象,通过对电池组进行长周期的1 C充放电循环,对电池组的温度分布、衰减情况以及电流分布行为进行了系统的表征和分析,并将其与单个基准电池进行了对比。研究结果显示,电池组中的所有电池都经历了更高的温度上升,且衰减速度较基准电池更快。尤其值得注意的是,经过1 815个循环后,电池组中间的电池容量减退至初始容量的61.2%,而基准电池的容量保持率为86.5%。此外,电池组中的电阻和电流也呈现了类似的变化趋势。通过实验性地量化非均匀温度分布对电池衰减的影响,有助于更深入地理解在存在温度梯度情况下模块化锂离子电池的衰减行为。这对于优化电池设计、提高电池性能和延长电池寿命具有重要的指导意义。

磷酸铁锂电池凭借安全性高和成本低等优势广泛用于新能源汽车和新型储能等领域,但在寒冷冬季、高海拔地区以及航空基站等低温工作环境中因性能大幅度降低而受到限制。综述了基于磷酸铁锂电池在低温下的性能衰退机理,重点从电极材料改性、电解液优化和低温预热技术三个方面综述近期国内外改善磷酸铁锂电池低温性能的研究动态,最后对磷酸铁锂电池低温性能改善提出新见解,并指明了未来发展方向。

退役动力锂电池(额定容量80%以上)梯次利用可有效缓解电池回收和环境污染压力,提高资源利用率和经济效益,然而对其进行快速、无损和准确的状态评估仍是一个挑战。与其他已报道的方法相比,电化学交流电测量电池并收集数据绘制阻抗谱图是研究电池状态的核心方法,具有快速、无损这两种优势。通过这种方式检测的电池可以建立起内部阻抗和状态相关性,快速完成电池状态评测。电化学阻抗谱图的分析方法主要包括依靠测量数据和机器学习的方法进行阻抗的预测,依靠等效电路图对电路各个等效元件的变化情况进行分析,以及用积分算法将阻抗谱图转化为更直观的弛豫时间分布图谱。这些方法都提供了电池内部老化情况的分析方法,为电池内部阻抗和健康状态之间的联系提供了电化学方面的基础。基于此,综述了电化学阻抗谱结合机器学习评估动力锂电池状态在国内外最新研究进展,重点针对电化学阻抗谱、等效电路模型、弛豫时间分布和机器学习之间的关系进行总结和探讨。

为实现锂离子电池比能量提升,使用硅基材料提升负极的平均比容量是一种常用的方法。其中氧化亚硅由于循环性能优异,已经在动力电池中得到应用。然而氧化亚硅基负极颗粒在充放电过程中体积膨胀收缩率较大,会影响电池的循环寿命。探究硅颗粒在膨胀收缩过程中颗粒的粉化和SEI膜的过渡生长与预紧力的关系,有助于改善含硅高比能体系的循环寿命。通过研究不同应力条件下高比能量锂离子电池循环后硅负极颗粒的失效状态,分析氧化亚硅颗粒失效机理。

固态锂金属电池以其突出的安全性与高理论比容量成为目前最具发展前景的锂电池技术。在构建高比能固态锂电池体系时,如何较好地解决正极与固体电解质之间的界面问题以及二者之间的兼容性,是高安全性和高比能量固态锂电池技术的痛点之一。通过对固体电解质膜机械特性改性、正极/电解质界面特性改性及其一体化制备技术、界面理论计算等介绍,总结综述了如优化固态电解质与正极材料的物理接触、加强正极/电解质渗透性、改善界面兼容性和正极/电解质固体界面相构建等正极/电解质界面改性技术进展情况,并对固态锂金属电池界面改性技术的发展趋势做了展望。

纤维状锂离子电池作为柔性电子设备的核心储能元件,表现出高灵活性、轻量化、可编织的优点。传统工艺制备的电极材料通常采用金属集流体涂覆活性物质的形式,在多种形变下容易造成活性物质龟裂、脱落等现象,影响储能性能的稳定。碳纤维(CF)具有电导率高、柔性好、机械性能强、可编织等优点,将其作为电极的导电骨架应用于柔性自支撑电极受到了广泛的关注。而碳纳米管(CNT)是常用在电极领域并具有大长径比、大比表面积的导电纳米材料,阵列碳纳米管(VACNTs)还能够提供高度有序的传导结构以及提高电极的机械强度。通过在CF上原位生长VACNTs作为柔性自支撑导电骨架,水热负载磷酸铁锂、钛酸锂分别作为正极、负极,组装成纤维全电池。在0.2 C的充放电倍率下,初始放电线比容量达到1.38 mAh/cm,线能量密度高达2.62 mWh/cm。

燃料供应不足会导致质子交换膜燃料电池膜电极电压反转,造成阳极催化层中的碳载体发生严重腐蚀,进而给燃料电池带来不可逆的损伤。为了解决该问题,采用双功能PtIr合金作为阳极催化剂制备膜电极,并对其进行了电极极化性能、反极和交流阻抗等测试。结果表明,PtIr/C电极的峰值功率密度可达1.49 W/cm²,较Pt/C- IrO₂(50%)电极(1.46 W/cm²)提高2.1%。反极结果表明, PtIr/C电极抗反极时间725 s,较掺杂IrO₂的Pt/C电极反极性能略差,但在整个反极过程中PtIr/C电极呈现出更低的绝对反转电压,以及反极后保持更高的结构稳定性。反极后PtIr/C电极峰值功率密度降为1.18 W/cm²,衰减约20.80%,而Pt/C- IrO₂(50%)电极的峰值功率密度降至1.09 W/cm²,衰减约25.34%。PtIr/C电极相较掺杂IrO₂的Pt/C电极具有更佳的初始极化性能和优异的抗反极能力。该研究结果对质子交换膜燃料电池高性能长寿命膜电极催化层设计具有重要的意义。

为实现对动态工况下质子交换膜燃料电池(PEMFC)的老化预测,并提升门控循环单元网络(GRU)的预测能力,提出了一种将时间卷积网络(TCN)、注意力机制(Attention)和GRU结合起来的TCN-GRU-A预测方法,通过引入TCN层提升GRU特征提取能力,并用注意力机制对GRU输出特征进行加权以提升预测精度。采用PEMFC动态耐久实验数据集进行验证,通过与多种深度学习模型的预测结果对比表明：在对全电流负载数据和定电流负载数据进行的预测中,该预测方法均具有更小的预测误差和更好的拟合度。

硅负极材料因其剧烈的体积变化、颗粒破碎及其表面不断发生的固体电解质相界面(SEI)膜的破裂和重整等问题严重影响了产业应用。使用新型电活性共价有机骨架(COF)材料对纳米硅颗粒的表面进行修饰,发展了高性能的纳米硅负极材料,其中COF层不仅可以有效缓冲硅颗粒的体积膨胀,调节SEI的成分,还可以得到由LiF和LiN组成的坚固且机械稳定的SEI膜,保护了硅颗粒,显著提高了硅负极材料的循环稳定性,从而证实了电活性COF作用于纳米硅负极材料的独特优势,拓宽了硅材料界面修饰的新途径。

储能电站是可再生能源利用的关键,其安全运行对实现能源结构转型至关重要。然而储能电站具有火灾、产气、触电和废电池回收等安全风险,尤其是热失控和操作不当等因素会引发火灾事故。近年来以锂离子电池为主的储能电站安全事故频发,影响了储能电站市场的进一步扩大。概括了锂离子电池安全防护在早期预警技术和火灾抑制方法的进展,并提出了储能电站安全应对策略及建议。

动力电池管理技术是保障新能源汽车高效、安全和可靠运行的核心和关键。动力电池的荷电状态(SOC)是动力电池管理技术的基础,然而动力电池SOC的不确定影响因素太多,如何精确估算动力电池的SOC成为关键问题。针对SOC难以精确获得的问题,搭建了动力电池测试平台,开展了动力电池的常规性能测试、寿命测试,建立了基于分数阶理论的动力电池分数阶模型,将多新息理论与分数阶模型无迹卡尔曼滤波算法结合,提出了分数阶模型多新息无迹卡尔曼滤波(FOMIUKF)算法,并采用该算法对动力电池进行SOC估算。在不同的环境温度、动态工况、SOC初始值条件下对基于不同算法的动力电池SOC估算精度进行了对比分析。结果表明：基于FOMIUKF算法对动力电池SOC估算结果的平均绝对误差和均方根误差的值最小。在不同的动态工况下,采用FOMIUKF算法对动力电池SOC估算结果的平均绝对误差的最大值约为1.04%,对SOC估算结果的均方根误差最大值约为0.858 6%,这表明采用FOMIUKF算法对动力电池SOC估算结果的精度高于EKF、UKF、FOUKF算法。

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。

在车用锂离子电池组热管理技术中,液体冷却因其高性能和高能效而被认定为主流技术。它可以进一步分为间接液冷和直接液冷。介绍了依据电池形状采用不同液冷方式如液冷板液冷(包括液冷板流道设计和布置方式)、浸没式液冷和结合相变材料的复合式液冷的电池组温控研究实例,给出了不同液冷方式下的温控数据,并对数据做了比较和分析。通常情况下,方形或袋式电池的液冷板可以灵活地布置在电池模组的底部、电池大面之间或电池两侧小面,液冷板多为蛇形流道、仿生流道和翅片形状等结构;圆柱电池的液冷板流道多采用波浪式、夹套式或螺旋式。

锂离子电池储能电站的安全问题是制约能源变革与“双碳”目标实现的重要因素。一旦储能电站发生安全事故,造成的财产损失和人员伤亡将非常严重。针对储能锂电池热安全问题,对锂电池热失控诱因进行了全面梳理总结,并在此基础上对锂电池热失控特征参数进行了分析。通过对锂电池温度、内阻、电压和特征气体等的监测,能够为锂电池热失控预警提供依据。但这些参数的监测依赖于传感器元件的精度与灵敏程度,还需设计更高精度、更可靠的传感器。通过提高锂电池正负极材料的安全性、使用添加剂、阻燃电解质溶剂以及开发新的电解质体系、提高隔膜热稳定性和安全性等方法能够从根本上提高锂电池的安全性。

随着卫星的功率需求越来越大,电推进等高压大功率设备在卫星上广泛应用,传统的100 V母线架构难以满足卫星日益增长的需求。提出了一种适用于直驱霍尔电推进设备的高压母线变换模块,采用两级式架构,前级采用交错Boost电路,后级采用全桥升压电路,可以提供300 V的高压母线,同时实现最大功率点跟踪(MPPT)、电流恒流充电和母线稳压等功能。

准确实时地监测锂电池内部温度对于预防电池热失控至关重要。然而,目前尚缺乏有效的在线监测电池内部温度的方法。基于小型化阻抗测试系统,对锂离子电池在不同温度和荷电状态(SOC)下进行阻抗测试实验,研究电池温度和SOC对阻抗的影响,寻找与温度强相关而与SOC弱相关的特征频率。在此基础上,提出了一种基于支持向量回归(SVR)算法的锂电池内部温度估计算法,无需额外传感器,实现对电池内部温度的无损准确估计。

固态锂离子电池在安全性和能量密度方面有超过传统锂离子电池的潜力。作为电池的重要组成部分,高性能固态负极的研究和开发具有重要意义。硬碳在充放电过程中的体积变化较小,有利于维持与固体电解质(膜)的物理接触,是固态锂离子电池负极材料的首选之一。在电极中构建良好的离子和电子传导网络是制备高性能固态负极的关键。首次利用硬碳为活性物质、锂化的全氟磺酸(Li-Nafion)树脂与Li_6.4La₃Zr_1.6Ta_0.6O₁₂(LLZTO)的复合物同时作为粘结剂和电极内部固体电解质研制了固态复合负极。运用电化学测试和XPS表征,探究了固态复合负极中不可逆容量的来源。通过优化复合负极的组成和结构,实现了硬碳复合负极的稳定循环。所研制的固态复合电极在70 ℃下循环180次的平均库仑效率为99.82%。以Li-Nafion膜作为电池的固体电解质隔膜,将经预锂化处理的硬碳复合负极与磷酸铁锂正极组装了全电池。该电池稳定循环400次,平均库仑效率达99.80%。此外,该复合负极与单晶LiNi_0.6Co_0.1Mn_0.3O₂(NCM613)组装的固态软包电池,首次放电比容量以正极材料计为154.4 mAh/g,首次库仑效率为84.66%,充放电循环30次的平均库仑效率为98.51%。

锂金属负极因具有极高的比容量(3 860 mAh/g)和低电化学电势(–3.04 V),成为可充电电池领域的研究热点。然而,锂金属的不稳定性会促使枝晶形成,在充放电过程中发生不可控的界面反应,导致生成的固体电解质界面(solid electrolyte interphase, SEI)层不稳定,进而影响电池循环寿命。通过锂金属负极表面引入聚合物人工SEI (ASEI),改善机械性能和电化学性能,从而制备长循环寿命和高能量密度的锂金属电池(LMBs)。聚合物具有灵活度高及结构可设计等特点,是人工SEI的理想材料。概述了人工SEI的性质及作用,根据聚合物官能团类型和所起作用,系统总结了聚合物人工SEI的研究进展,并对未来的研究方向和发展前景作出展望。

锂离子电池模组液冷条件下的安全性具有自身特点,对其开展实验研究具有重要的现实意义。在浸没式液冷系统测试平台上开展了280 Ah磷酸铁锂离子电池过充、外短路和过热三种诱发方式的热失控实验,以考察单体电池及模组液冷条件下诱发热失控过程中的热行为,并将其与自然对流条件下的热失控行为进行对比。研究发现：采用浸没式液冷,能降低过充诱发热失控时的产热起始温度、热失控诱发温度和热失控后峰值温度;能减弱电池短路诱发热失控时的过程温升速率和峰值温度,使电池热失控发生时刻后延。此外,采用浸没式液冷时,2 kW加热板贴合加热的过热诱发热失控实验中,电池最高温度为90 ℃,未发生热失控。

磷酸铁锂储能电池长时间处于调峰调频复杂工况下会引起电池电极活性降低和寿命衰减现象。开展了调峰调频工况下磷酸铁锂储能电池模组的充放电实验,对其弛豫行为进行分析,对比不同荷电状态(SOC)、不同充放电方式、不同充放电倍率下弛豫电压的变化,提出电压偏移率作为度量电压恢复能力的指标。实验结果表明：调频模式的电压恢复时间大于调峰模式,电流倍率越大,弛豫时间越长;调峰模式下每次充放电循环后间歇静置540~660 s,调频模式下每次循环后静置900~1 100 s,有利于电压的恢复。

光伏等可再生能源快速发展的同时也给微网系统频率稳定带来了巨大挑战。为解决微网源-荷之间功率不平衡造成的频率稳定性问题,建立了基于孤岛光伏微网的双层多时间尺度频率优化调度模型,从系统规划和运行两方面综合考量了系统频率的优化调节问题,在上层模型中构建了以经济收益为目标的函数,对微网系统长期储能进行优化配置;在下层模型中建立了运行成本和频率偏差均方根的多目标函数,建立了光伏动态减载和储能协调调频的日前优化调度模型,并引入黄金搜索算法对多时间尺度双层优化模型进行求解,给出了最优储能配置以及各机组的运行特性。通过算例仿真验证了所提模型的正确性和有效性。

以石墨||磷酸铁锂软包电池为研究对象,对其进行25、45、60、70和80 ℃下充放电循环测试,计算电池循环容量衰减速率数据。利用Arrhenius公式,推导计算不同温度下铁锂电池活化能。采用微分容量(dQ/dV)曲线做容量损失分析;结合扫描电子显微镜(SEM)、电感耦合等离子体光谱分析(ICP)、X射线衍射(XRD)等表征数据,结果表明,当温度超过60 ℃进行循环测试时,石墨负极界面SEI膜生长加速、正负极活性材料微观结构破裂、过渡金属离子出现溶出/沉淀现象,导致电池性能恶化,容量加速衰减。