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高功率化学电源体系发展及军事应用分析 被引量:2
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作者 李珂 郝奕帆 +5 位作者 方振华 王静 张松通 祝夏雨 邱景义 明海 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期436-461,共26页
在全面电动化的背景下,各类电子产品应用的时空域快速转变对所配备的电池供电能力提出了更为苛刻的工况和环境适应要求,亟待发展充电时间短、小体积大电流输出的电源系统。本综述对近年来受到广泛关注的高功率化学电源体系在大倍率充放... 在全面电动化的背景下,各类电子产品应用的时空域快速转变对所配备的电池供电能力提出了更为苛刻的工况和环境适应要求,亟待发展充电时间短、小体积大电流输出的电源系统。本综述对近年来受到广泛关注的高功率化学电源体系在大倍率充放电领域的进展进行了梳理,包括锂离子电池、钠离子电池、赝电容电容器、离子型电容器(锂/钠/钾离子等)、铅炭电池等,分别从电极材料、电解质调控和电池结构等角度出发,重点分析了当前影响各电源体系在其功率性能方面的发展瓶颈、能力水平以及亟待突破的关键技术,并对其在低温启动、动力供电和脉冲响应等军事应用领域及所增益效能进行了分析研究。综合分析表明,针对不同的应用场景,为进一步遴选性能更好、更匹配的化学电源体系服务于装备的迭代升级和应用创新,通过构筑高稳定性和导电性的电极材料,宽温域、高电导率的电解质材料和改良电池结构从而减小内阻的途径,显著提升功率性能,并明确提出高功率电池存在最佳工作区间和最优工作策略的问题,尤其是在大电流充放电和脉冲工况下,这对于后续如何根据实际工况用好电池具有借鉴意义。有望在提升各化学电源体系的功率性能的同时,以最佳的系统管控方法和应用策略进一步提升电池的循环寿命、能量转换效率、安全性和可靠性,获得满足市场所需和军民急用的高功率电源产品。 展开更多
关键词 高功率 锂离子电池 钠离子电池 电容器 铅炭电池 军事应用
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化学电源内阻测量及状态监测策略分析研究 被引量:3
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作者 蒋杭廷 张倩倩 +4 位作者 张松通 祝夏雨 孟闻捷 邱景义 明海 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3400-3422,共23页
内阻是表征电池寿命以及电池运行状态的重要参数之一,是衡量电子和离子在电极内迁移或扩散难易程度的主要标志,其测量时的准确度易受到测量温度和压力等环境变量的影响,准确检测化学电源内阻对提高电池管理的精度具有指导意义。面对当... 内阻是表征电池寿命以及电池运行状态的重要参数之一,是衡量电子和离子在电极内迁移或扩散难易程度的主要标志,其测量时的准确度易受到测量温度和压力等环境变量的影响,准确检测化学电源内阻对提高电池管理的精度具有指导意义。面对当前内阻测量变量多、误差大和应用单一等问题,本文梳理分析了近年来混合脉冲功率特性法、直流内阻测试法、交流注入法、直流放电法和电化学阻抗谱法这五种典型锂离子电池内阻测量方法的相关研究工作,重点介绍了内阻受内外环境的具体影响,创新性地引入了内阻和电池寿命、电池状态以及电池安全预警之间的关系,为提高化学电源性能评估的准确性、预测化学电源寿命和优化化学电源使用提供了解决方案,最后对内阻的测量方法和机器学习模型的改进策略进行了研判和讨论,提出了内阻测量需要达到测试时间短、测试一致性好和精度高的量化评价指标,有望持续丰富内阻测量方法及其应用,从而进一步推动化学电源内阻的精准测量以及对电池模组的状态监控与分析,为提高各类化学电源内阻的测量精确度提供新的思路和方法借鉴。 展开更多
关键词 交流阻抗 直流阻抗 电池寿命预测 健康状态 机器学习
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基于机器学习方法的锂电池剩余寿命预测研究进展 被引量:3
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作者 朱振威 苗嘉伟 +3 位作者 祝夏雨 王晓旭 邱景义 张浩 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3134-3149,共16页
随着技术的不断进步和成本的逐步降低,锂电池在电动汽车、储能系统、便携式电子设备等多个领域实现了广泛应用,有效促进了清洁能源的普及和能源结构的优化。掌握锂电池衰变和剩余使用寿命(RUL)对于确保设备稳定运行、提高能源利用效率... 随着技术的不断进步和成本的逐步降低,锂电池在电动汽车、储能系统、便携式电子设备等多个领域实现了广泛应用,有效促进了清洁能源的普及和能源结构的优化。掌握锂电池衰变和剩余使用寿命(RUL)对于确保设备稳定运行、提高能源利用效率以及保障用户安全至关重要。通过优化电池设计和使用策略,可以延长锂电池的使用寿命,降低更换成本,进一步推动锂电池的规模化应用。锂电池的性能衰变是一个涉及多尺度化学、电化学反应的复杂过程,涉及其内部从材料、界面到多孔电极、器件等诸多因素影响。各种机器学习(ML)的方法正是建模处理复杂数据、寻找规律、反馈应用的重要手段。本文针对锂电池RUL建模研究的科学问题,综述了ML算法在预测电池RUL领域的最新进展,重点介绍数据驱动的电池管理、预测建模以及利用ML方法来提高电池性能和寿命方面的突破。最后,对当前领域内面临的关键问题进行了归纳总结,以期提供一个基于ML算法的电池RUL预测技术的全面视角,并展望其未来的发展趋势。 展开更多
关键词 电池管理系统 电池剩余寿命 寿命预测 机器学习算法 寿命延长
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军用新能源微电网系统的运维及故障处置分析 被引量:1
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作者 李永奇 杜蕴 +5 位作者 方振华 张松通 祝夏雨 胡海良 邱景义 明海 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2740-2757,共18页
新能源微电网是未来军事设施和基地实现能源自给、独立供电,装备和作战任务实现可持续、不间断供电的有效方式,代表了未来军事能源的发展趋势,通过建立新能源微电网将集中发电模式转向本地灵活可靠的可持续电力或储能形式以此用来缓解... 新能源微电网是未来军事设施和基地实现能源自给、独立供电,装备和作战任务实现可持续、不间断供电的有效方式,代表了未来军事能源的发展趋势,通过建立新能源微电网将集中发电模式转向本地灵活可靠的可持续电力或储能形式以此用来缓解战场或属地社会生活、生产用电紧张,提高战场和属地的能源综合利用效率和调度能力,降低后勤补给压力。鉴于该发电方式的时域与空域不受限,其在军事能源领域得到了广泛应用,应用方式也随着经验的积累和技术的迭代在不断创新,对战略决策、作战部署和装备效能的发挥也产生了显著的增益影响。当然,有别于民用新能源微电网的使用环境和工况,军用新能源微电网往往面临极端的环境、复杂的工况和高强度的毁伤冲击等新的挑战,因此其运营与维护方面不仅需要组建专业的力量、建立快速反应、高效处置的运维预案及应对策略,而且在建设过程中也应提高相关组件及附属设施的品质,充分考虑军事新能源微电网可能遭遇的各类特殊情况,包括电网石墨/碳纤维炸弹、爆炸波的冲击毁伤、电磁脉冲干扰、电网病毒、无人机侵扰以及其他人为破坏电网平衡的干预方式,不断提高微电网的战场环境和复杂工况的适应能力,致力于实现战场电能源的安全、高效和可持续保障。基于以上考虑,本文系统综述了太阳能、风能等军用新能源微电网系统的运营、维护及故障处置分析的最新研究成果,并对面向战场的军事新能源微电网的未来发展提出了参考建议。 展开更多
关键词 新能源 微电网 储能 太阳能 风能
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国内外动力锂电池安全性测试标准及规范综述 被引量:10
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作者 祝夏雨 金朝庆 +3 位作者 赵鹏程 邱景义 陆林 明海 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第2期428-441,共14页
研究了国内外具有代表性的动力锂电池安全性测试标准及规范,包括ISO 12405、IEC 62660、SAE J2464、SAE J2929、UL 2580、ECE R100-02、GB/T 31485、GB/T 31467.3和FreedomCAR。将安全性测试项目分为机械安全性、环境安全性和电气安全性... 研究了国内外具有代表性的动力锂电池安全性测试标准及规范,包括ISO 12405、IEC 62660、SAE J2464、SAE J2929、UL 2580、ECE R100-02、GB/T 31485、GB/T 31467.3和FreedomCAR。将安全性测试项目分为机械安全性、环境安全性和电气安全性3类,详细介绍了各试验项目在不同标准规范的具体参数,总结了我国国标与国外标准的异同,最后指出了现行标准规范中的不足,提出了改进意见。 展开更多
关键词 动力锂电池 安全性测试 标准
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电池无损检测监测方法分析 被引量:9
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作者 郝奕帆 祝夏雨 +3 位作者 王静 邱景义 明海 方振华 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1713-1737,共25页
电池作为可以实现能源时空调节的器件,是优化能源应用、提高能源综合使用效率的最佳方法之一。随着储能需求的增加及大规模储能系统的广泛应用,高能量密度、长循环寿命的电池成为当前研究的重点。然而,随着电池性能的提升,其安全性问题... 电池作为可以实现能源时空调节的器件,是优化能源应用、提高能源综合使用效率的最佳方法之一。随着储能需求的增加及大规模储能系统的广泛应用,高能量密度、长循环寿命的电池成为当前研究的重点。然而,随着电池性能的提升,其安全性问题也日益凸显,电池安全事故往往与电池的有机电解液体系易燃易爆属性、大电流充放电而诱发的热蓄积、电池单体结构以及模组的热电环控技术紧密关联。无损的表征手段可最大限度避免外界干扰,在真实的环境和使用工况下对电池实施原位检测分析,从而更清晰准确地表达和监测电池使役行为,获得电池的反应瞬态和健康状态等关键信息,精准分析电池热失控、寿命衰减等性能衍变规律和反应原理,进一步指导电极材料的制备、电池结构的设计及模组控制,提升电池的安全性和可靠性。本综述对近些年报道的电池无损检测监测表征方法进行了梳理,包括传感器、磁共振、X射线、中子散射、超声波检测、拉曼散射技术等,分别阐述了其原理、应用方式及获取信息的特征,并对各表征技术进行了综合比较,尤其是电池数据的互为支撑关系,为深入探究电池在不同工况下的内部微结构演变与电性能、安全性等的关系提供方法和技术手段,提高电池使用效能,为电池事故预警和寿命预警机制的建立提供支撑。 展开更多
关键词 无损检测 原位表征 电池 性能衍变 预警
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