亚微米级尖晶石LiMn2O4的制备和性能

介绍了用溶胶-凝胶法制备亚微米级尖晶石锂锰氧化物的制备过程、条件和设备;采用扫描电镜、恒电流充放电以及交流阻抗法研究制备样品的性能.结果表明,分别在500℃、600℃、700℃热处理的3种样品首次充放电容量和充放电效率基本相同,首次充放电容量平均高达118mAh·g-1/15 mAh·g-1左右,充放电效率在95%以上.     

炭气凝胶负极材料的制备及研究

以间苯二酚和甲醛为原料,通过溶胶-凝胶方法制备有机气凝胶,再在不同温度下炭化,得到具有三维孔洞结构的炭气凝胶。用XRD和SEM研究了炭气凝胶的晶态和微观形貌,用恒流充放电测试了炭气凝胶电极的电化学性能。较低炭化温度(750℃)下制备的样品具有较高的可逆容量(500 mAh/g以上)。从第3次循环起,库仑效率保持在95%以上。     

用溶胶-凝胶法制备锂离子蓄电池材料

为了论证溶胶 凝胶工艺应用于锂离子蓄电池材料合成的可行性 ,综述了该工艺在锂离子蓄电池材料合成方面的最新进展。用该方法制备的正极材料氧化钴锂的可逆电容量可达 1 5 0mAh·g-1,氧化镍锂可达 1 6 0mAh·g-1以上 ,氧化锰锂可达 1 30mAh·g-1,氧化钒可达 41 0mAh·g-1,负极材料锡的氧化物的容量可达 6 0 0mAh·g-1,它们与用通常的固相反应所得的材料相比 ,电化学性能有明显的提高 ,该方法还将促进新型的全固态锂离子蓄电池的发展。     

锂离子蓄电池制作废料中LiGoO2的回收研究

对商用锂离子蓄电池制作废料中LiCoO2进行了回收研究,提出了相应的回收方案采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)在80℃剥离活性物质;采用NaOH溶解少量铝屑;通过热处理除去碳粉;再通过锂补偿法重新合成LiCoO2单相.对回收样进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),振实密度,电感耦合等离子体光谱(ICP)和电化学性能测试.结果表明回收LiCoO2首次充放电容量分别152mAh·g-1和144 mAh·g-1,电化学效率为94.7%;100次循环后为135 mAh·g-1,且仍持有92.5%的平台效率.回收样符合制作商用锂离子蓄电池的要求.     

炭气凝胶的制备及在超级电容器中的应用

以间苯二酚和甲醛为原料,通过溶胶-凝胶法制备炭气凝胶。用XRD、SEM和N2吸附等进行物理性能分析;用交流阻抗谱、恒流充放电等进行电化学性能测试。随着碳化温度的升高,炭气凝胶的结构逐渐向石墨过渡;比表面积先增加、后减小;平均孔径逐渐增大。碳化温度为900℃时,所得炭气凝胶CA-900的结构最接近石墨,比表面积最大,为693. 1 m~2/g。CA-900用作超级电容器电极材料具有较好的电化学性能,在288. 97 W/kg比功率下的比能量为16. 76 Wh/kg,以0. 1 A/g的电流(0. 01～2. 85 V)循环2 000次,电容保持率高达90. 18%。     

石墨粉的嵌锂性能及颗粒结构研究

研究了若干种通过不同制备方法获得的石墨粉的电化学嵌锂性能 ,得到一种高比容量的锂离子蓄电池负极材料 ,组装成扣式电池以 0 .32mA·cm-2 充放电时 ,前 10次平均放电比容量可达 35 5mAh·g-1。对各种石墨粉做了XRD、SEM和BET比表面积等结构测试 ,讨论了石墨颗粒的结构与其嵌锂性能的关系 ,认为石墨化度高、微晶尺寸小、颗粒内有大量微裂缝且粒径分布合理的石墨粉具有更高的可逆嵌锂容量。     

掺氮炭气凝胶的制备及电化学性能研究

将三聚氰胺加入间苯二酚、甲醛溶液中,使其同时经过溶胶凝胶过程,凝胶经干燥、炭化后制得掺氮炭气凝胶材料。采用X射线光电子光谱法(XPS)和比表面仪对掺氮炭气凝胶的表面元素组成和孔结构进行了表征,使用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗测量掺氮炭气凝胶的电化学性能。测试结果显示,随着三聚氰胺与间苯二酚比例的增加,掺氮量从2.68%(质量分数)增加到4.74%,掺氮炭气凝胶的电阻有所增大,但掺氮炭气凝胶显示出明显的氧化还原峰,证明氮基团产生了法拉第氧化还原反应,从而提高了炭气凝胶的比电容。     

三聚氰胺树脂基炭用作电化学电容器电极材料

在600～900 ℃对三聚氰胺树脂仅经炭化不经活化处理,制备了含氮量为4.93%～45.88%的三聚氰胺树脂基炭.采用低温N2吸附、元素分析和X射线光电子光谱法(XPS)分别测定了三聚氰胺树脂基炭的比表面积和孔结构、元素组成和表面元素组成,并采用循环伏安和恒流充放电考察其电容特性.结果表明:三聚氰胺树脂基炭具有较小的比表面积(最大102.6 m2/g),在30%KOH水溶液中具有较好的电容特性.800℃热处理的样品CMF 801在25mA/g时具有185.7 F/g的最大质量比容量,单位面积比容量达到180.9 μ F/cm2,是普通活性炭的10倍;1 000 mA/g电流密度下的放电比容量达到142.4 F/g,并表现出较好的功率性能和循环稳定性.     

沥青基球形硬炭的电化学性能研究

以石油沥青为原料,采用悬浮加热法分别制备了颗粒状和球状硬炭。采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜以及CO_2吸附测试对材料结构进行表征;利用恒流充放电和电化学阻抗谱技术对电化学性能进行了测试。结果表明,随着炭化温度从1 000℃升高到1 400℃,球状硬炭材料的CO_2吸附比表面积、孔容和充放电比容量逐渐减小,而首次库仑效率逐渐升高。在电流密度为37.2 mA/g下循环100次后球状硬炭的体积容量比颗粒状硬炭高出17.7%,且球形硬炭的电阻更小,在电流密度为1 860 mA/g时的比容量为103.3 mAh/g。     

掺杂PbO_2炭气凝胶复合材料的研制

以间苯二酚(R)、糠醛(F)为原料,六亚甲基四胺(H)为交联剂及催化剂,加入乙酸铅(L),经交联固化、老化、常压干燥和900℃氩气气氛下炭化,得到PbO2掺杂炭气凝胶(CA/PbO2)复合材料。利用透射电镜(TEM)、扫描电境(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积及孔径分析仪对CA/PbO2复合材料进行了结构表征。结果表明CA/PbO2复合材料为纳米球状网链结构,约3 nm的球型PbO2均匀分布在炭气凝胶网络中;PbO2提高了炭气凝胶的比表面积,减小了平均孔径,缩小了孔径分布范围。交流阻抗、循环伏安及恒流充放电实验表明CA/PbO2复合材料具有良好的电化学可逆性和充放电性能。当R与L的摩尔比为100∶1时,CA/PbO2复合材料在1.28 g/mL H2SO4溶液中、1 mV/s扫速下比电容达154.61 F/g。交流阻抗分析表明PbO2能够降低炭气凝胶内阻而减小阻抗。循环寿命测试表明CA/PbO2复合材料稳定性良好,循环1 000次比电容衰减小于5%,具有良好的循环充放电性能,在超级电池用炭材料应用方面有较好的应用前景。     

纳米碳材料在锂离子蓄电池负极材料中的应用

近年来,纳米碳材料在锂离子蓄电池电极材料中的应用受到广泛的重视,目前纳米碳材料主要有纳米碳纤维(Carbonnanofibers,CNFs)和纳米碳管(Carbonnanotubes,CNTs)两种,本文对这两种纳米碳材料作为锂离子蓄电池负极材料的研究进行了综述。纳米碳材料可以显著提高锂离子蓄电池的嵌锂容量,但存在首次充放电效率不高以及电位滞后的缺点。纳米碳材料作为锂离子蓄电池负极材料的掺杂体具有很高的实用价值,这是由于纳米碳管和纳米碳纤维具有高的比表面积、高的导电和导热性以及优良的机械性能。     

考虑碳税与碳交易替代效应的电力系统低碳经济调度方法

随着碳达峰、碳中和目标的提出,政府主导的碳规制强度日益增大。电力系统作为碳减排主体,将面临碳税与碳交易复合型碳减排政策的约束。研究计及碳税与碳交易替代效应的电力系统低碳经济调度方法,能够协调提升系统运行的低碳性和经济性,具有重要的理论与现实意义。首先在分析碳交易价格波动特征的基础上,采用随机场景法描述碳交易价格不确定性,进而对阶梯型碳税与碳交易替代效应进行建模。之后,建立协调优化碳捕集设备和储能电站的系统两阶段低碳经济调度模型,并结合分段函数线性化和蝙蝠算法对模型进行优化求解。最后,基于某地区的实际参数开展仿真分析,算例结果表明所提模型能够有效提升系统运行的低碳经济水平。     

基于碳排放流理论的电力系统源-荷协调低碳优化调度

在低碳电力的背景下,需求侧资源逐渐参与电力系统调度,为降低电力系统碳排放提供了新思路。建立了一种考虑碳排放流理论和以碳价为价格信号的需求响应电力系统两阶段低碳优化调度模型。首先,以电力系统经济调度为一阶段优化模型。其次,基于Shapley值碳责任分摊方法,计算出各负荷侧碳责任合理范围并由此提出阶梯碳价定制方法,然后基于碳排放流理论计算出负荷侧碳排放责任情况及碳排放成本。再次,构建以碳价为信号的需求响应低碳优化调度为二阶段优化模型,利用负荷侧调节能力降低总碳排放量,从而降低负荷侧碳排放成本。最后,基于改进的PJM-5节点系统分别对全火电机组场景和含风电机组场景进行算例分析,通过仿真算例对不同场景下系统的碳排放量以及碳排放成本进行了分析。同时,在IEEE-118节点系统中进行验证,结果表明所提出模型合理计算了碳排放责任,有效降低了系统碳排放量,验证了所提模型的合理性和可行性。     

电力系统碳排放流分析理论初探

采用低碳电力技术是电力行业实现可持续发展的重要举措。现有研究中,碳排放的统计量通常以宏观数据统计为主,按照一次能源消耗量转换得到。此类方法无法揭示电力系统碳排放的特点,在应用中存在着诸多局限性。文中探讨了将碳排放分析与电力系统潮流计算相结合的新思路,提出了电力系统碳排放流的概念。结合网络分析技术,提出并建立了电力系统碳排放流分析的几个基本概念与指标,初步形成电力系统碳排放流分析的理论架构。给出了一个示例系统的计算结果和直观展示,并结合电力系统潮流分析的基本原理,剖析了电力系统碳排放流分析理论的作用和意义。最后对电力系统碳排放流分析理论的应用领域和研究方向进行了展望。     

考虑碳预算与碳循环的能源规划方法及建议

实现碳中和,能源领域碳减排是关键.为研究面向碳中和的能源规划,文章首先分析了碳中和与碳预算之间的关系,之后提出了碳中和目标下考虑碳预算与碳循环的能源规划方法,进而从规划目标、研究范式、碳约束、市场因素等方面与其他能源规划方法进行了对比,最后针对未来能源规划中需要重点关注的能源耦合、碳价设置等问题,提出了相关建议.此方法...     

电力系统碳排放核算综述与展望

碳核算能量化分析碳排放数据,对实现“双碳”目标至关重要。从直接、间接两个角度出发,聚焦电力系统碳排放核算问题。直接碳排放主要源于源侧火电机组和电网侧SF₆气体泄露。首先对火电机组碳排放核算方法及研究概况进行综述,围绕特性、精度、适用范畴等,对排放因子法、物料平衡法、实测法进行分析对比,并简要说明了由SF₆气体泄露造成的等价碳排放核算方法。其次,基于发电负荷等于厂用电负荷、网损及综合用电负荷三者之和这一关系,提出间接碳排放的定义,厘清直接、间接碳排放关系,并比较平均碳排放因子法与基于碳排放流理论核算间接碳排放方法的优劣。最后,分析新型电力系统中直接、间接碳排放的影响因素,并展望未来考虑市场因素下的碳排放核算方法。     

中国电力系统低碳发展分析模型构建与转型路径比较

中国提出的碳达峰目标和碳中和愿景对能源电力碳减排提出了更高要求,电力系统的清洁低碳转型路径亟待探索.首先,从能源电力领域的碳排放现状出发,明确了能源电力在碳减排中的定位.其次,针对电力近中期低碳发展形势,构建了考虑碳排放外部成本的规划模型,开展了量化展望分析;针对远期低碳发展情景,打破不同能源系统边界,创新性地提出了电...     

煤电的低碳化发展路径研究

在我国全面建设社会主义现代化强国和"碳达峰、碳中和"2个远景目标的共同要求下,煤电不但要起到战略保障作用,还需要实现低碳化发展。讨论了煤电的定位和合理的发展规模,提出煤电的低碳化发展首先要考虑存量机组的节能提效,采用节能改造及机组延寿等技术达到提效目的;新建机组必须采用先进高效的发电技术,如超高参数超超临界发电技术以及超临界CO₂循环发电技术,通过降低煤耗减少碳排放;对于全部的煤电机组,需要采取包括锅炉深度调峰、控制系统调峰适应性改造、热电解耦以及储能在内的各种技术实现灵活调峰,但是需要政策支持;由于技术经济性原因,碳捕集和封存技术目前没有得到推广,可以作为实现碳中和目标的技术支撑。上述4个方面一起构成了煤电的低碳化发展路径。     

低碳经济下的电源规划研究

从政策因素、技术因素和市场因素3方面探讨了碳经济对电源规划的影响,建立了评估电源规划的碳经济指标;并将该指标引入传统的电源规划模型,建立了低碳经济下的电源规划模型。通过仿真研究,分析了碳经济指标引入前后的电源规划方案。仿真结果表明,低碳经济下的电源规划能够有效引导能源结构调整,实现CO2减排,符合当今能源发展趋势和低碳经济要求。     

应用于电力系统的碳捕集技术及其带来的变革

二氧化碳捕集和封存技术是当前最为关键的低碳技术之一,协调了化石燃料利用与碳减排之间的矛盾,从而具有广泛的应用前景。文中全面介绍了当前碳捕集技术在电力系统中的实施情况,描述了碳捕集电厂的发展前景,并结合电厂运行、电网运行、微观个体电厂投资与宏观整体电源规划中的实际需求,阐述了应用于电力系统的碳捕集技术将面临的主要挑战与亟待解决的问题,探讨了碳捕集电厂对于电力系统接纳大规模风电的促进作用,揭示了碳捕集技术的引入对于电力系统所带来的重大变革。