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锂离子电池高安全复合隔膜的挑战和未来展望

储能科学与技术 2024年第6期13卷 1794-1806页

作者：钟国彬姚鑫刘永超侯倩项宏发南方电网电力科技股份有限公司广东广州510080 合肥工业大学材料科学与工程学院安徽合肥214000

隔膜作为锂电池的重要结构组成部分,起阻隔正负极接触、吸收并固定电解液、传递离子等关键作用。锂电池用商用隔膜面临高温热收缩等问题,影响电池的持久安全性。本文首先简要介绍了锂离子电池隔膜在孔隙结构、电解液润湿性、结构/热/化... 详细信息

隔膜作为锂电池的重要结构组成部分,起阻隔正负极接触、吸收并固定电解液、传递离子等关键作用。锂电池用商用隔膜面临高温热收缩等问题,影响电池的持久安全性。本文首先简要介绍了锂离子电池隔膜在孔隙结构、电解液润湿性、结构/热/化学/电化学稳定性以及隔膜-电解液相互作用等方面的要求,并通过对近期相关文献的探讨,重点综述了耐高温聚合物隔膜的研究进展;重点分析了高耐热聚合物基隔膜、阻燃添加剂涂敷隔膜和聚合物基底复合等策略对于阻燃多功能复合隔膜的改善机制;对于复合隔膜的锂枝晶抑制策略,主要介绍了物理阻隔锂枝晶生长、均匀化锂沉积和调控锂离子迁移通量三种方法。综合分析表明,通过减薄聚烯烃隔膜同时引入高性能薄涂层、掺杂固态电解质、开发高耐热聚合物基底隔膜等策略,有望在实现高安全性的同时获得高离子电导率。

关键词：锂离子电池高安全性复合隔膜

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离子液体电解质在锂二次电池中的应用

化工学报 2013年第S1期64卷 1-7页

作者：魏增福苏伟钟国彬刘青山广东电网公司电力科学研究院广东广州510080 中国科学院大连化学物理研究所先进二次电池研究组辽宁大连116023

锂二次电池作为动力电池,被寄予厚望。但锂二次电池面临的安全隐患也是不容忽视的,是当前亟需解决的问题,而这与电解质的性质有着紧密的联系。离子液体由于具有较宽电化学窗口、良好的导电性、高热稳定性、几乎无挥发及不燃烧等优良的特... 详细信息

锂二次电池作为动力电池,被寄予厚望。但锂二次电池面临的安全隐患也是不容忽视的,是当前亟需解决的问题,而这与电解质的性质有着紧密的联系。离子液体由于具有较宽电化学窗口、良好的导电性、高热稳定性、几乎无挥发及不燃烧等优良的特性,正在作为一种新型绿色替代溶剂被电化学领域所关注。离子液体的不燃烧特性,对于替代传统有机电解质具有十分重要的意义。本文阐述了新型溶剂"离子液体"作为电解质在锂二次电池中的应用,其中重点阐述了在碳、硅、钛酸锂(Li4Ti5O12)、磷酸亚铁锂(LiFePO4)、钴酸锂LiCoO2、镍锰酸锂(LiNix Mny Oz),镍钴锰锂(LiNix Coy Mnz Ow)及在锂硫(Li-S)电池中的应用。

关键词：锂二次电池电解质离子液体电化学

基于负荷功率特征分区的用户侧储能经济运行优化

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中国电力 2021年第6期54卷 128-135页

作者：易斌赵伟邓凯钟国彬肖元南方电网电力科技股份有限公司广东广州510080 广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080 长园深瑞继保自动化公司广东深圳518057

为充分发挥储能在需量管理、分时电价管理、电能质量优化等方面的多元价值,提升用户侧储能项目运营经济性,采用极坐标相量法对用户侧负荷和储能功率特征分布进行分析,提出了基于负荷功率特征分区的用户侧储能经济运行优化策略,可有效减... 详细信息

为充分发挥储能在需量管理、分时电价管理、电能质量优化等方面的多元价值,提升用户侧储能项目运营经济性,采用极坐标相量法对用户侧负荷和储能功率特征分布进行分析,提出了基于负荷功率特征分区的用户侧储能经济运行优化策略,可有效减少用户基本电费、电度电费和功率因数调整电费,且参数选取简单,便于工程应用推广。

关键词：储能系统运行优化功率特征分布功率因数需量管理

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考虑电池储能寿命模型的发电计划优化

电力系统自动化 2019年第8期43卷 93-101页

作者：王荔妍陈启鑫何冠楠钟国彬康重庆清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京市100084 卡耐基梅隆大学工程与公共政策系美国匹兹堡15213 广东电网有限责任公司电力科学研究院广东省广州市510080

电池储能的寿命将受到其运行方式的影响。对规模化电池储能接入电力系统的发电计划优化问题进行了研究,重点考虑了电池储能的寿命模型及其在不同运行方式下的折损与经济性。文中依据电池寿命的影响机理和半经验模型,针对全系统优化的简... 详细信息

电池储能的寿命将受到其运行方式的影响。对规模化电池储能接入电力系统的发电计划优化问题进行了研究,重点考虑了电池储能的寿命模型及其在不同运行方式下的折损与经济性。文中依据电池寿命的影响机理和半经验模型,针对全系统优化的简化建模的要求,归纳出了基于交换功率和基于放电深度两类电池寿命模型,其中基于放电深度的模型可进一步区分为考虑日循环次数和等效循环次数两种计算方式。接着,将电池寿命模型分别内嵌到电力系统的机组组合问题中进行一体化的优化求解,构建了一个混合整数线性规划的数学模型。最后,通过算例分析比较了不同模型的适用性与建模效果。

关键词：发电计划优化机组组合电池储能电池寿命模型放电深度

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从正极材料看锂离子电池在储能领域的应用

中国电力 2013年第8期46卷 70-73页

作者：苏伟钟国彬魏增福广东电网公司电力科学研究院广东广州510080

针对锂离子电池在电力储能中的应用,从电化学性能、安全性能以及价格等方面比较了岩盐结构LiCoO2、尖晶石型LiMn2O4和橄榄石型LiFePO43类主要的锂离子电池正极材料,论述了它们各自的优点和不足之处。对不同正极材料的锂离子电池在储能... 详细信息

针对锂离子电池在电力储能中的应用,从电化学性能、安全性能以及价格等方面比较了岩盐结构LiCoO2、尖晶石型LiMn2O4和橄榄石型LiFePO43类主要的锂离子电池正极材料,论述了它们各自的优点和不足之处。对不同正极材料的锂离子电池在储能领域存在的问题进行了分析,对各自的应用前景进行了展望,认为LiMn2O4和LiFePO4分别适用于功率型应用和容量型应用。

关键词：锂离子电池正极材料储能

基于尖晶石正极材料的柔性锂离子电池的制备和测试

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中国科学技术大学学报 2013年第2期43卷 151-155页

作者：钟国彬苏伟刘世念臧永陈春华广东电网公司电力科学研究院广东广州510080 中国科学技术大学材料科学与工程系中国科学院能量转换材料重点实验室安徽合肥230026

发展了一种新颖、简单且普适性很强的制备柔性无支撑的电极薄膜方法,并成功地组装和测试了LiMn2O4/Li4Ti5O12,LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12以及LiNi0.5Mn1.5O4/石墨3种全电池.以这种方法制备的锂离子电池具有能量密度高的特点,在某些特定... 详细信息

发展了一种新颖、简单且普适性很强的制备柔性无支撑的电极薄膜方法,并成功地组装和测试了LiMn2O4/Li4Ti5O12,LiNi0.5Mn1.5O4/Li4Ti5O12以及LiNi0.5Mn1.5O4/石墨3种全电池.以这种方法制备的锂离子电池具有能量密度高的特点,在某些特定的领域具有潜在的应用前景.此外,这种技术还有可能应用于锂离子电池的原位光谱分析.

关键词：锂离子电池柔性 LiMn2O4 Li4Ti5O12 LiNi0.5Mn1.5O4

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变电站用铅酸电池SOH估计

电源技术 2016年第12期40卷 2407-2410页

作者：钟国彬刘新天何耀杨亚飞苏伟广东电网公司电力科学研究院广东广州510080 合肥工业大学新能源汽车工程研究院安徽合肥230009

变电站用铅酸蓄电池组在核容时的单体电压下降率与浮充时的内阻均值与铅酸电池组的健康状态(SOH)有明显关系。通过分析核容和浮充状态对SOH的影响权重大小,分别建立了浮充时内阻均值及核容时单体电压下降率与SOH的关系模型,从而提出了... 详细信息

变电站用铅酸蓄电池组在核容时的单体电压下降率与浮充时的内阻均值与铅酸电池组的健康状态(SOH)有明显关系。通过分析核容和浮充状态对SOH的影响权重大小,分别建立了浮充时内阻均值及核容时单体电压下降率与SOH的关系模型,从而提出了一种基于融合模型的变电站用铅酸电池SOH估计算法。该算法针对变电站用铅酸电池组实际工况设计,针对性强,并采用电池电压下降率表征核容过程对SOH的影响,采用内阻变化表征浮充过程对SOH的影响,适用于变电站用铅酸电池的全生命周期。最后通过加速寿命实验验证所提出的算法,实验结果表明,该算法能够很好地表征变电站用铅酸电池的衰减状态,估计精度高。

关键词：变电站铅酸蓄电池内阻均值单体电压下降率 SOH估计

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恒功率工况对锂离子电池循环性能的影响

材料导报 2017年第A2期31卷 42-46页

作者：钟国彬郭继鹏王超徐凯琪项宏发广东电网有限责任公司电力科学研究院广州510080 合肥工业大学材料科学与工程学院合肥230009

为掌握锂离子电池在恒功率充放电工况下的运行特性,并探究该充放电方式对电池循环性能的影响,对磷酸铁锂电池、钴酸锂电池和锰酸锂电池进行3 h时率恒流恒压充电/恒流放电和恒功率充放电测试,对比分析了两种工况下电池的容量、能量、效... 详细信息

为掌握锂离子电池在恒功率充放电工况下的运行特性,并探究该充放电方式对电池循环性能的影响,对磷酸铁锂电池、钴酸锂电池和锰酸锂电池进行3 h时率恒流恒压充电/恒流放电和恒功率充放电测试,对比分析了两种工况下电池的容量、能量、效率等性能参数。结果表明在3 h充放电倍率下,恒功率充放电工况对磷酸铁锂电池和锰酸锂电池的循环性能并未产生显著的不良影响。经过100次循环后,两种工况下磷酸铁锂扣式电池均表现出超过90%的容量保持率;商品磷酸铁锂电池容量和能量保持率则均超过99%,能量效率达95%。但是,相比于恒流恒压工况,磷酸铁锂电池在恒功率工况下释放的容量、能量略低。锰酸锂电池在两种工况下的容量和能量性能高度重合,但衰减都比较快,100次循环后的容量保持率仅为81.7%。对于钴酸锂电池,恒功率工况显著加剧了其容量和能量的衰减速度,100次循环后能量保持率仅为55.5%,远低于恒流恒压工况下的75.2%。

关键词：锂离子电池磷酸铁锂钴酸锂锰酸锂恒功率工况循环性能

基于离散傅里叶变换的主动配电网混合储能容量优化配置

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电力建设 2018年第8期39卷 85-93页

作者：钟国彬吴涛曾杰谢开贵王超胡博广东电网有限责任公司电力科学研究院广州市510080 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市400044

考虑能量型储能和功率型储能的互补性,以混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)的投资运行成本及电能交易成本之和最小为目标函数,提出一种基于离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)的主动配电网(active distribu... 详细信息

考虑能量型储能和功率型储能的互补性,以混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS)的投资运行成本及电能交易成本之和最小为目标函数,提出一种基于离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)的主动配电网(active distribution network,ADN)混合储能容量优化配置模型。该模型采用离散傅里叶变换将混合储能系统功率分解成低频分量和高频分量,分别由能量型储能和功率型储能承担,优化分配混合储能系统功率。计及充放电状态对能量型储能寿命损耗的影响,计算能量型储能的充放电深度和寿命损耗,测算其使用寿命,进而计算投资运行成本。同时,考虑市场环境中的分时电价和电能交易,优化混合储能系统充放电功率,减少能量型储能寿命损耗。以改进IEEE 14节点配电网为例,利用我国华南地区某电网夏季典型日运行数据验证所提出模型的合理性和有效性。

关键词：主动配电网(ADN) 混合储能系统(HESS) 离散傅里叶变换(DFT) 寿命损耗电能交易