电化学储能材料及储能技术研究进展

电化学储能材料及储能技术是新能源利用和实现双碳目标的关键。本文结合上海电力大学上海市电力材料防护与新材料重点实验室的研究成果,综述了近年来电化学储能材料及储能技术的最新研究进展,包括锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池和超级电容器等,分析了各电化学储能技术目前存在的主要问题,从电化学储能机理的角度出发,介绍了正负电极、隔膜、电解质和集流体等电化学储能材料组成和结构的改进方法,为开发大容量、长寿命、高安全、低成本的电化学储能器件提供新的思路。最后,对电化学储能技术的未来发展趋势提出了展望,即探索全固态电池、金属-空气电池等新一代储能器件,拓展电化学储能器件在全温度、柔性条件下的适用性。     

金属-有机框架在二次电池中的储能机制研究进展

金属-有机框架（MOFs）具有多孔、大比表面积和结构与功能可调控等特点,已被广泛用作二次电池电极材料。本文重点介绍了MOFs作为二次电池电极材料的储能机制研究进展,主要分为转化储能机制、脱嵌储能机制、物理吸脱附储能机制等,并分析了各类储能机理的储能特点及对电化学性能的影响,探究了MOFs在较大离子半径的钠、钾离子电池中的应用特点及发展潜力。最后简要讨论了MOFs作为电极材料的设计思路为兼顾各类储能机制的优点,即选用较多储能位点的结构及较稳定的金属离子作为有机配体的连接点。     

大规模蓄电储能全钒液流电池研究进展

全钒液流电池是一种新型蓄电储能设备,不仅可以用作太阳能、风能发电过程配套的储能装置,还可以用于电网调峰,提高电网稳定性,保障电网安全。本文综述全钒液流电池的国内外技术发展状况,包括研究开发历史、电池关键材料和典型工艺过程;展望大规模蓄电储能的电池技术未来发展趋势。     

全钒液流电池离子交换膜研究进展

全钒液流电池(VRB)是近年来储能电池领域的研究热点,离子交换膜是其关键部件之一,其性能优劣直接影响到钒电池的使用寿命和储能能力。对钒电池离子交换膜的研究进展作了简要概述。     

混合供电系统中退役电池的模块化储能操作优化

将退役的动力电池用于混合供电系统可有效地降低投资成本,而针对退役电池储能系统的操作优化则可降低混合供电系统的操作费用,并提升混合供电系统的运行收益。以多个初始容量存在差异的电池组构成的退役电池储能系统为对象,在综合考虑退役电池容量衰退特性和电池组初始状态差异的基础上,构建了以年总费用最小为目标的混合供电系统操作优化模型,并将该方法用于一个由光伏发电和储能电池系统构成的混合供电系统的操作优化中。研究表明:储能电池系统中多组退役电池初始状态的差异,使得各电池组在操作过程中的充放电顺序和频率存在显著差异;储能电池系统的操作优化可有效缓解电池容量衰退,与固定比例调度流程相比,该储能电池系统的年总费用更低。     

混合供电系统中退役电池的模块化储能操作优化

将退役的动力电池用于混合供电系统可有效地降低投资成本，而针对退役电池储能系统的操作优化则可降低混合供电系统的操作费用，并提升混合供电系统的运行收益。以多个初始容量存在差异的电池组构成的退役电池储能系统为对象，在综合考虑退役电池容量衰退特性和电池组初始状态差异的基础上，构建了以年总费用最小为目标的混合供电系统操作优化模型，并将该方法用于一个由光伏发电和储能电池系统构成的混合供电系统的操作优化中。研究表明：储能电池系统中多组退役电池初始状态的差异，使得各电池组在操作过程中的充放电顺序和频率存在显著差异；储能电池系统的操作优化可有效缓解电池容量衰退，与固定比例调度流程相比，该储能电池系统的年总费用更低。     

储能用锂离子动力电池研究进展

锂离子电池具有储能密度高、能量效率高、工作温度范围宽、自放电小、循环寿命长等优点,在储能领域具有重要的应用前景。结合作者所在单位的工作对磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂等储能用锂离子动力电池的功能特点和存在问题进行了简要分析,提出了发展高容量、长寿命和低成本储能用锂离子电池的一些初步建议。     

考虑周期划分特性和储能电池生命周期费用的混合供电系统优化

在风/柴/储混合供电系统中,风力发电的不确定性和用户负载的波动性对混合供电系统及其储能电池系统的优化设计和运行具有重要影响。针对混合供电系统,采用k-均值周期划分法考虑风力发电和用户负载的波动性,建立了混合供电系统及其储能电池系统的优化模型。在优化模型中将储能电池生命周期费用作为惩罚函数,将循环次数作为约束,以标准化能源费用为目标对混合供电系统进行优化,分析了风力发电不确定性对混合供电系统优化设计的影响。以能量需求为793 kW·h·d^-1的风/柴/储混合供电系统为例,研究了混合供电系统优化设计方法。研究表明,考虑风力发电和用户负载的周期划分后,储能电池系统循环次数显著降低,有利于储能电池使用寿命的延长。按风速特性划分周期时,储能电池系统的年循环次数最少,混合供电系统的标准化能源费用最低。当储能电池在其生命周期内的最大循环次数由2000次提升到10000次时,混合供电系统的标准化能源费用降低幅度可达8.3%~16.6%。     

半固态储能电池的研究进展

半固态储能电池结合了可充电电池的高能量密度和液流电池设计灵活的优点,是一种新型电化学储能技术,近年来受到人们的广泛关注。通过综述半固态电池在锂离子电池、锂硫电池、锌电池、空气电池、有机电池及其他不同类型的储能电池领域的研究进展,并探究了半固态电极中的活性材料、导电剂、电解液及电池结构对半固态电池性能的影响,进而对半固态电极发展中存在的问题进行了分析和总结,发现通过开发新材料与新化学体系,可有效提高半固态电池的性能。最后提出展望,今后半固态电池的研究重点为提高电池能量密度、循环稳定性以及降低浆料黏度等。     

钠硫电池储能系统自主研发成功

从中科院上海硅酸盐研究所获悉,由该所和上海电力公司联合研发的大容量城网储能钠硫电池课题在开发出大容量单体电池的同时,又自主研发了生产装备,年产2兆瓦的钠硫储能电池中试线贯通,实现了10千瓦储能系统的成功演示。这标志着化学电池大规模用于我国城市电网储能将成为现实。     

氢能利用与碳质材料吸附储氢技术

氢能作为一种洁净的可再生能源,对整个世界经济的可持续发展具有重要的战略意义。碳质材料具有比表面积高,吸/脱附速度快,可循环使用,寿命长,容易实现规模化生产等优点,可显著促进低成本、规模化储氢技术的发展,对未来的能源、交通、环保而言具有非常重要的意义。综述了氢能开发利用的最新研究动态,展望了氢能利用和储存的发展趋势,在简要介绍氢能的制备方法、储氢材料和储氢技术的基础上,重点介绍了碳质材料吸附储氢技术。     

蓄热技术的研究进展与应用

综述了蓄热技术的研究概况和发展现状，详细介绍了在工业，电力和空间中的应用，并展望了今后的研究和发展方向。     

高分子及其复合潜热储能材料研究进展

叙述了储能材料的分类；概括和评述了近年来高分子及其复合潜热储能材料在降低成本、提高储热性能和效率及增加稳定性等方面的研究进展；简单介绍了其应用领域；提出今后的研究将朝着开发新材料、筛选优产品、开创新领域的方向发展。     

压气储能系统中储气装置的性能分析与改进

压缩空气储能系统是一种大规模的能量存储技术,在可再生能源利用以及调峰领域发挥重要作用。储气室作为系统中主要的储能设备,其特性对系统运行有重要影响。为了研究储气室热力特性对AA-CAES系统性能的影响,设计能够提高系统性能的新型储气装置,建立实际、绝热、恒温3种储气室模型,并结合其他部件模型,对系统进行联合求解。分析求解结果发现,储气室绝热模型具有最高的储能效率,可以达到68.97%,恒温模型的储能密度最高,为2.4706 kW·h/m³,实际模型的储能效率和储能密度都较低;恒温模型下系统的性能受到环境温度的影响,提高环境温度可以使储能效率上升,但会导致储能密度下降;改进的储气装置能够结合绝热模型与恒温模型的优点,使系统性能获得改善。     

相变储能材料的研究进展及其在建筑领域的应用

相变储能材料在能源开发和合理利用方面有着重要的意义。本文综述了相变储能材料的研究进展情况;介绍了相变储能材料的种类、特点、制备方法及目前发展中存在的一些问题;分析了几种典型的相变储能材料的性能和储能机理,并对相变储能材料在建筑领域的应用进行了探讨。     

相变储能材料的研究及应用新进展

综述了近年来相变储能材料的研究和应用新进展.介绍了相变材料的种类及各类相变材料特点,并对各类相变材料的性能、储能机理和优缺点进行了讨论;探讨了相变材料在太阳能利用、建筑节能等领域的应用;展望了未来相变材料的发展方向和应用前景.     

高分子固-固相变储能材料的研究与应用

综述了各类高分子固-固相变储能材料的性能、储能机理及其优缺点,介绍了此类材料的各种应用, 并对其发展前景做了探讨和展望。高分子固-固相变储能材料具有储能密度大,相变温度恒定,体积变化小,相变过程无液体泄漏等诸多优点,已成为能源开发利用和材料科学研究的新热点。     

CH4重整CO2化学储能固定床反应器研究进展

CH4重整CO2化学储能对于充分利用太阳能,实施节能减排有非常重要的意义.文章从节约能源这个主题出发,概括了热化学储能技术、反应器研究及催化剂堆积研究进展,最后对CH4重整CO2化学储能的发展现状及前景作出了总结及展望.     

热能储存材料研究进展

热能储存材料用于储热或储冷，节能效果显著。文中综述了热能储存材料研究的新进展，介绍了热能储存材料的分类、性能及新型储热、储冷材料。     

储氢技术研究进展

介绍了高压压缩储氢、深冷液化储氢、金属氢化物储氢、碳纳米管吸附储氢及有机液体氢化物储氢等几种储氢技术的发展现状,并指出储氢技术未来的发展方向.