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大容量储能电池模组热失控传播行为与燃爆风险分析
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作者 陈晔 李晋 +3 位作者 吴候福 张少禹 储玉喜 卓萍 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2803-2812,共10页
锂离子电池热失控引发的储能系统火灾爆炸问题长期制约着产业发展。为了探究实际应用场景下大容量储能电池、电池模组的热失控及其传播行为与燃爆风险,本文以储能用280 Ah磷酸铁锂电池及其组成的1P48S电池模组为研究对象,对热滥用条件... 锂离子电池热失控引发的储能系统火灾爆炸问题长期制约着产业发展。为了探究实际应用场景下大容量储能电池、电池模组的热失控及其传播行为与燃爆风险,本文以储能用280 Ah磷酸铁锂电池及其组成的1P48S电池模组为研究对象,对热滥用条件下电池单体产热、产气特征以及真实模组内热失控蔓延特征进行了实验研究,并基于试验产气结果,对2种典型储能应用场景下因模组热失控传播而导致的燃爆风险进行了分析,结果表明:电池单体热失控产生最高温度为380.1℃,热失控释放混合气体总量为156.8 L,混合气体爆炸极限为6.9%~35.5%;模组内设置的隔热板有效阻隔了热失控蔓延,其间未设隔热板的6块电池发生了热失控,热失控电池表面最高温度超1200℃,热失控传播速度为0.162~0.233 mm/s,同时在热失控高温影响下模组箱体外部上表面温度最高达281.3℃;模组内6块电池热失控会导致预制舱式储能系统较高燃爆风险,应将热失控传播控制在2块电池以内,但模组内1块电池从开阀产气至热失控的过程中便会导致工商业用储能柜较高的燃爆风险。该研究可为储能电池模组安全设计和储能系统防爆设计提供参考。 展开更多
关键词 电化学储能 电池模组 热失控传播 燃爆风险
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Mg^(2+)掺杂球形LiFePO_4/C的制备及电池性能 被引量:3
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作者 杨伟 薛建军 +3 位作者 陈胜洲 胡新发 夏信德 林维明 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期9-13,共5页
以柠檬酸为碳源、草酸亚铁为铁源、乙酸镁为镁源,采用喷雾干燥–碳热还原法制备了一系列镁离子掺杂磷酸铁锂(LiMgxFe1-xPO_4/C)材料,并研究了镁离子对喷雾干燥-碳热还原法制备的球形磷酸铁锂材料结构和电化学性能的影响.结果表明,实验... 以柠檬酸为碳源、草酸亚铁为铁源、乙酸镁为镁源,采用喷雾干燥–碳热还原法制备了一系列镁离子掺杂磷酸铁锂(LiMgxFe1-xPO_4/C)材料,并研究了镁离子对喷雾干燥-碳热还原法制备的球形磷酸铁锂材料结构和电化学性能的影响.结果表明,实验制得的LiMgxFe1-xPO_4/C材料具有规则的球形空心结构和高的比容量;当Mg^(2+)含量较小时其对磷酸铁锂晶体结构不产生影响,其中LiMg0.04Fe0.96PO4/C具有最好的充放电性能,在0.2C、0.5C、1.0C、2.0C、5.0C倍率下首次放电比容量分别为149.0、145.6、141.3、132.6、123.3mAh/g,1.0C倍率下充放电循环100周后容量保持率大于97.3%. 展开更多
关键词 Mg^2+掺杂 球形磷酸铁锂 喷雾干燥–碳热还原 锂离子电池
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不同碳气凝胶导电剂对Li-MnO_2电池性能的影响 被引量:3
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作者 杨伟 陈胜洲 +3 位作者 薛建军 胡新发 夏信德 林维明 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期37-41,共5页
以间苯二酚、甲醛为前驱体,通过溶胶凝胶法,采用CO2超临界干燥、冷冻干燥、常压干燥制备碳气凝胶.采用N2低温吸脱附法、四探针法、扫描电镜对碳气凝胶的电导率、孔结构等进行考察,研究碳气凝胶作为导电剂材料对锂-二氧化锰电池大电流放... 以间苯二酚、甲醛为前驱体,通过溶胶凝胶法,采用CO2超临界干燥、冷冻干燥、常压干燥制备碳气凝胶.采用N2低温吸脱附法、四探针法、扫描电镜对碳气凝胶的电导率、孔结构等进行考察,研究碳气凝胶作为导电剂材料对锂-二氧化锰电池大电流放电性能的影响.结果表明:不同干燥方法制备的碳气凝胶电阻率相近,比表面积差异较大,CO2超临界干燥制备的碳气凝胶比表面积最大(1 017.85 m2/g);以CO2超临界干燥制备的碳气凝胶为导电剂的电池放电比容量最大,100 m A恒流放电比容量达到101 m Ah/g,其放电平台比常压干燥的碳气凝胶高80 m V左右,1 m A恒流放电比容量则差异较小.结果显示碳气凝胶导电剂比商业乙炔黑导电剂性能更优. 展开更多
关键词 锂-二氧化锰电池 碳气凝胶 导电剂 大电流放电
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锂离子电池储能安全评价研究进展 被引量:33
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作者 李晋 王青松 +27 位作者 孔得朋 王晓冬 俞振华 乐艳飞 黄鑫炎 胡振恺 吴候福 方华斌 曹伟 张少禹 卓萍 陈晔 李紫婷 梅文昕 张越 赵丽香 唐亮 黄宗侯 陈篪 刘彦辉 储玉喜 许晓元 张晋 李贻恺 冯蓉 杨标 户波 杨晓滢 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2282-2301,共20页
本文针对目前锂离子电池储能安全评价研究进展进行了综述,梳理了锂离子电池储能安全评价相关标准现状,从电池本征安全、储能故障及事故统计、热失控机理及火蔓延机制等方面总结了锂离子电池储能安全评价相关理论的研究进展,分析了从锂... 本文针对目前锂离子电池储能安全评价研究进展进行了综述,梳理了锂离子电池储能安全评价相关标准现状,从电池本征安全、储能故障及事故统计、热失控机理及火蔓延机制等方面总结了锂离子电池储能安全评价相关理论的研究进展,分析了从锂离子电池单体到储能系统的安全评价数值模拟技术,系统介绍了电池单体到储能系统的安全测试评价技术以及锂离子电池储能电站安全评价技术的现状。研究结果表明,随着电池技术的不断迭代,储能系统结构的不断升级,储能的安全评价将愈发复杂,现有的评价技术和标准有待进一步提升和完善。未来,需要根据储能电池本质安全、电气与消防安全等技术的发展及时调整与更新安全评价指标,结合仿真、实验手段的进步,明确安全指标阈值,并充分考虑储能系统投运后容量衰减、老化过程伴随的安全性能演变,构建覆盖多体系、多场景、多要素,融合动静态指标的安全性能等级评价体系,发展涵盖“单体-模组-簇-系统-电站”层层分级的储能系统安全性能等级评价技术。同时,制定国际适用的储能系统安全性能等级评价标准,为全球储能安全提供中国方案。 展开更多
关键词 锂离子电池 储能 安全评价技术 储能安全标准
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电化学储能产业发展对安全标准的需求 被引量:17
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作者 唐亮 尹小波 +2 位作者 吴候福 刘鹏杰 王青松 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期2645-2652,共8页
储能作为新型电力系统的关键组成,市场规模取得了快速增长。在储能产业发展的同时,国内外储能项目事故也在不断发生,大多数是锂离子电池储能事故,引起了社会对储能安全的关切。储能产业亟需明确储能安全标准要求,提升储能产品和项目建... 储能作为新型电力系统的关键组成,市场规模取得了快速增长。在储能产业发展的同时,国内外储能项目事故也在不断发生,大多数是锂离子电池储能事故,引起了社会对储能安全的关切。储能产业亟需明确储能安全标准要求,提升储能产品和项目建设的准入门槛,避免恶性事故再度发生。本工作回顾了近两年国内外储能项目事故情况,统计了事故发生时储能项目所处的状态和储能技术类型,从事故角度分析了相应阶段对储能安全标准的需求。对电力储能系统安全相关标准,本工作重点梳理了主要的IEC标准、美国标准和国内现有的国家标准、地方标准,简要分析了相关标准的要求和特点,最后从储能项目全生命周期的角度总结了设计建设、运输、运维、消防安全、应急救援和退役回收等各阶段储能安全标准有待进一步解决的问题,并对下一步相关工作的开展给出建议,以期推动国内相关标准的完善,为储能产业安全健康发展奠定基础。 展开更多
关键词 储能 锂离子电池 安全标准
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长寿命循环的磷酸铁锂电池及材料、工艺 被引量:8
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作者 张贵萍 闫筱炎 +5 位作者 王兵 姚培新 胡昌杰 刘奕哲 李纾黎 薛建军 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2134-2140,共7页
利用预锂化技术以及预锂化材料(也称为补锂剂、预锂化添加剂)的富锂优势,将预锂化材料添加在磷酸铁锂(LFP)电池正极极片中,研制了磷酸铁锂方形铝壳51 Ah全电池,以及软包7 Ah全电池,并进行了循环寿命方面的测试和研究。利用以往经验分析... 利用预锂化技术以及预锂化材料(也称为补锂剂、预锂化添加剂)的富锂优势,将预锂化材料添加在磷酸铁锂(LFP)电池正极极片中,研制了磷酸铁锂方形铝壳51 Ah全电池,以及软包7 Ah全电池,并进行了循环寿命方面的测试和研究。利用以往经验分析了正极、负极等主材(比如磷酸铁锂、石墨、电解液配比、集流体、隔膜)到辅料(正、负极黏合剂,导电剂等)以及预锂化材料的特性和对电池寿命的影响,以化学反应方程式的形式分析了已经工业化的几种预锂化材料的补锂机理以及补锂容量值。试验结果表明,添加预锂化材料的7 Ah电池循环寿命在9000周,而没有添加预锂化材料的7 Ah电池的循环寿命在5300周,添加预锂化材料的7 Ah电池的循环性能明显优于未添加预锂化材料的电池,循环寿命提高了50%左右;能量效率方面:添加预锂化材料的7 Ah电池的常温25℃,0.2 C能量转化效率为96.74%,0.5 C能量转化效率为94.80%,1 C能量转化效率为92.67%,均高于未添加预锂化材料的7 Ah电池的能量转化效率。本研究有助于推动预锂化技术以及预锂化材料在磷酸铁锂长循环新型储能电池中的应用,为长寿命磷酸铁锂电池的设计研发提供实验依据。 展开更多
关键词 磷酸铁锂电池 石墨 电解液 涂炭铝箔 预锂化添加剂 补锂剂
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无溶剂制备锌空气电极及电池性能 被引量:2
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作者 胡铭昌 周雪晴 +1 位作者 黄雪妍 薛建军 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2090-2096,共7页
锌空气电池具有高安全、大容量、低成本和低自放电等特性,因此获得广泛关注,尤其被广泛用作助听器电池。目前商业化空气电极的制作过程中,催化粉料的处理往往涉及湿法工艺,制造过程复杂,且烘干溶剂过程能源消耗大。利用转速为3000 r/mi... 锌空气电池具有高安全、大容量、低成本和低自放电等特性,因此获得广泛关注,尤其被广泛用作助听器电池。目前商业化空气电极的制作过程中,催化粉料的处理往往涉及湿法工艺,制造过程复杂,且烘干溶剂过程能源消耗大。利用转速为3000 r/min的高速切割机器进行造粒处理,过程中不使用溶剂,然后经过12目筛网进行过筛处理即得可自由流动的无溶剂处理催化粉料,借助扫描电子显微技术(SEM)进一步观察到催化粉料中大量黏结剂完全纤维化的现象,这种纤维束有利于维持住粉料与粉料之间的紧密结合状态。用自制对辊机器将上述催化粉料压成卷对卷的催化层,再把集流体镍网、防水透气膜与之辊压复合一起,即得无溶剂处理的商业化锌空气电极。作为对比,使用了传统湿法方式制作催化粉料和空气电极,发现无溶剂处理空气电极制得的电池容量高于传统湿法的5%。另外,研究了不同空气极片压实密度和厚度、不同的防水透气膜等对锌空气电池性能的影响,分析表明低密度1.15 g/cm^(3)的空气电极拥有更好的容量储存性能,厚度为0.52 mm空气电极所制电池拥有更高的功率密度,纯聚四氟乙烯(PTFE)膜作为防水透气膜可使锌空气电池拥有更好的防漏液性能。综上所述,这种无溶剂制备空气电极工艺简单方便、环保节能,更适合金属空气电池的商业化应用。 展开更多
关键词 锌空气电池 空气电极 无溶剂制备 卷对卷 商业化应用
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快充锂离子电池的应用开发 被引量:3
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作者 袁文静 《科技创新与应用》 2014年第35期11-11,共1页
目前锂离子电池的应用范围不断得到拓展,其优势也相对明显。其中快充锂离子电池更是具有广泛的应用前景。目前锂离子电池在手机、车载充电器、固定充电器等部分有着重要应用。基于这一认识,我们应认识到锂离子电池的优势,重点研究锂离... 目前锂离子电池的应用范围不断得到拓展,其优势也相对明显。其中快充锂离子电池更是具有广泛的应用前景。目前锂离子电池在手机、车载充电器、固定充电器等部分有着重要应用。基于这一认识,我们应认识到锂离子电池的优势,重点研究锂离子电池的应用和开发方向。为此,我们应深入研究快充锂离子电池的应用开发现状及发展前景,重点做好快充锂离子电池的应用开发,为锂离子电池的应用开发提供有力支持。 展开更多
关键词 快充 锂离子电池 应用开发
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实用大容量三电极方形锌空气电池
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作者 胡铭昌 周雪晴 +3 位作者 陈锦军 黄雪妍 陈玮 薛建军 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期434-441,共8页
锌空气电池具有高安全、大容量、低成本和低自放电等特性,因此获得广泛关注。可充电式锌空气电池在商业化过程中最重要的问题在于难以找到合适的双功能催化剂同时长时间实现氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER),而三电极电池结构是一个有效... 锌空气电池具有高安全、大容量、低成本和低自放电等特性,因此获得广泛关注。可充电式锌空气电池在商业化过程中最重要的问题在于难以找到合适的双功能催化剂同时长时间实现氧还原反应(ORR)和析氧反应(OER),而三电极电池结构是一个有效解决此问题的方案。另外,大容量方形锌空气电池在商品化过程中的耐漏液性能极其重要。本文报道了一种可商业化的大容量三电极方形锌空气一次电池,该电池具4大创新特点:(1)放电性能优异,在合适的电流放电情况下锌粉利用率高达97.0%;(2)高耐漏液性能,其耐漏液性能比市面上的方形锌空气电池更好,经过高低温测试以及高温45℃储存1个月测试不会出现漏液现象;(3)比容量大,单电芯比容量可达356 A·h/kg,由此串并联而成的电池包放电能量密度达到405 W·h/kg;(4)结构新颖,采用双面ORR空气极的锌空气电池结构可大幅度增加空气催化有效面积,提高电池的放电功率,此外,其中一面ORR空气极未来可切换为OER空气极,电池变为三电极结构有助于推动可充式锌空气电池的发展。 展开更多
关键词 锌空气电池 大容量 三电极 方形 商业化应用
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磷酸铁锂动力电池的温度特性分析
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作者 梁海波 《汽车零部件》 2023年第7期47-49,60,共4页
动力电池系统作为电动汽车的核心部件,其性能表现将直接影响电动汽车的续驶里程、安全性能与使用寿命。以磷酸铁锂动力电池为研究对象,主要研究温度对动力电池系统性能的影响。试验分析结果表明:在电池管理系统(BMS)控制策略、电池荷电... 动力电池系统作为电动汽车的核心部件,其性能表现将直接影响电动汽车的续驶里程、安全性能与使用寿命。以磷酸铁锂动力电池为研究对象,主要研究温度对动力电池系统性能的影响。试验分析结果表明:在电池管理系统(BMS)控制策略、电池荷电状态(SOC)估算的精确度相同的条件下,环境温度在25~30℃范围时磷酸铁锂动力电池的性能最佳,环境温度高于30℃后性能开始有所下降,环境温度低于10℃时磷酸铁锂动力电池的性能开始明显下降。因此,在制定BMS的控制策略时需充分考虑单体电池的温度特性、使用环境温度、SOC的估算方式和使用工况等因素。在确保电池单体一致性的前提下,制定合理高效的BMS控制策略,不断优化动力电池系统的结构设计、热管理系统设计等才能发挥出动力电池系统的最佳性能和最长使用寿命。 展开更多
关键词 磷酸铁锂动力电池 电池特性 电动汽车 电池单体温度特性
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