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随着电动汽车、清洁能源存储及便携式电子产品的快速发展,开发与之相匹配的兼具高能量、高功率、长寿命的电化学储能器件成为目前的迫切需求。超级电容器又称电化学电容器,是目前最重要的储能装置之一,其数秒内的快速充放电、上万次的循环寿命、百分之百的充放电效率及高的安全性是锂离子电池等二次电池所无法比拟的。但低的能量密度限制了超级电容器在消费电子、电动汽车、智能电网、清洁能源等领域的进一步应用。如何在保持超级电容器高功率、长寿命的前提下提高其能量密度是当前亟待解决的问题。
通过研究各种碳基超级电容器中电极材料的电位随充放电过程的变化规律,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室先进炭材料研究部的科研人员发现造成超级电容器低能量密度的根源之一是组装成器件后正、负电极无法在最优的电位窗口下工作,因此能量密度很低。为了解决这一问题,他们提出了采用电化学电荷注入(ECI)来改变电极材料的表面电化学结构,从而调控正、负电极材料的电化学电位到最佳初始电位的方法,如图1a所示。将调控后的正、负电极组装成超级电容器,如图1b, c所示,正负极在充电过程中同时到达电解液可用电位的上下限,极大地提高了超级电容器的工作电压和比容量。由于超级电容器所储存的能量与工作电压和活性材料的容量成正比,因此其能量密度大大增加,如图1d所示。该方法具有普适性,目前已经在多种碳基超级电容器上验证有效。特别是以石墨烯作为活性材料的石墨烯锂离子超级电容器在调控后,不仅保持了超级电容器的高功率特性,而且能量密度超过镍氢电池并接近锂离子电池水平,展现出极大的应用前景。相关研究结果在《应用化学》(Angewandte Chemie International Edition, 2013, 52, 3722-3726)上发表,并被该杂志选为“Hot Paper”。
然而,对于石墨烯锂离子超级电容器而言,伴随着能量密度的大幅提高,随之而来的是其循环使用寿命的下降(1000次循环衰减25%)。通过监控和分析正负极的工作区间发现,正电极和电解液在1.5V-1.0V(vs. Li/Li+)区间持续的副反应导致了低的循环寿命。为了解决这一问题,采用电化学预包覆的方法(PEC)通过二氟草酸硼酸锂(LiODFB)的分解在正电极表面预先包覆一层纳米尺度的保护层,如图2a所示,该保护层具有电子绝缘而离子导通的特性,因而不仅可以隔绝活性材料与电解液的直接接触分解,而且可以保证电极中高的离子扩散和传输。图2b为一般石墨烯锂离子超级电容器和采用PEC处理石墨烯正极的锂离子超级电容器的组装示意图。与一般的石墨烯锂离子超级电容器相比,采用PEC处理石墨烯正极的锂离子超级电容器不仅展现出优异的能量密度和高的功率特性(图2c),而且循环稳定性更佳(每次循环衰减量仅为0.011%),如图2d所示。相关结果被《先进能源材料》(Advanced Energy Materials, 2015, DOI: 10.1002/aenm.201502064)接收发表。
同时,如何设计实用化的电芯结构来实现上述锂离子超级电容器技术同样至关重要。为此提出了锂离子超级电容器的智能电芯设计思路。在组装锂离子超级电容器的同时,基于该设计开发出一系列智能功能,如图3所示。相比于传统的超级电容器电芯(图3a),智能电芯引入了锂电极和两个电压传感器(图3b)。其智能功能示意图如图3c所示,(1)提升能量密度:锂电极作为电压调节器可在电芯中有效地实现电位调控,获得高能量密度,如图3d所示。(2)安全监控:内置的电压传感器V1和V2实时监控正负极的工作状态,可提高电芯的安全性,如图3e所示,当正极工作电位超过电解液的安全区间,V2即自动报警,器件服役终止,从而可以有效阻止安全隐患的发生。(3)容量自恢复:对于存在安全隐患的电芯,可以通过锂电极电压调节器来有效地实现自修复,如图3f所示,经过自修复的电芯(SLIC-R)可以正常工作和使用。故该技术避免了废旧电芯处理带来的资源和环境问题。相关结果在《能源储存材料》(Energy Storage Materials, 2015, 1, 146-151)上发表。
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1月18日获悉,山东淄博供电公司的储能式大电流短路冲击试验室顺利通过验收,标志着该公司成为国网山东省电力公司首家具备储能式大电流短路冲击试验检测能力的地市级供电公司。淄博供电公司于2019年开始试点建设储能式大电流短路冲击试验室,并先后完成两期实验室改造升级。该试验室配置的大容量储能式
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工商业储能作为新型储能下电化学储能的一种,是目前最为普遍和实用的储能技术之一。其主要由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)以及其他电气设备构成。其中,BMS、EMS、PCS,简称为“3S系统”,通过紧密协作,共同确保储能系统安全、稳定、高效运行。01BMSBMS即电池
考虑到投入和优先级考虑,并考虑到WECC开展应对风险工作的能力,工作人员将RRP清单缩小到5个,并建议董事会采用这5个风险作为2024年WECCRRP。干旱化和相关的自然事件:干旱、高温事件和野火基于逆变器的资源的影响缺乏资源建设和传输的协调规划建模质量和输入验证西部能源政策的潜在影响基于逆变器的资
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北极星储能网获悉,5月15日,浙江杭州萧山区党湾50MW100MWh储能项目EPC工程总承包项目中标候选人公示。中标候选人如下:中标候选人第一名:浙江江能建设有限公司与中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司联合体,投标报价:134,510,881.66元,折合单价1.245元/Wh;中标候选人第二名:兴能电力建设有限
5月8日,河北发布进一步优化算力布局推动人工智能产业创新发展的意见(冀政办字〔2024〕34号),其中提到,在靠近用户侧、网络边缘侧,按需建设单体规模较小、存算一体的边缘计算中心,支撑智能工厂、轨道交通、智慧医疗、智能电网、车联网、金融交易等实时性要求高、极低时延类业务需求。同时还提到,
5月8日,江苏南京发布推动大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案(宁政发〔2024〕36号),其中指出,持续推动南京电网配电网和农村电网设备线路改造和智能化升级。同时,锚定“5G+工业互联网”、先进电网和高效储能、高效节能环保装备、再制造等领域,运用“揭榜挂帅”“赛马”等机制,开展共性关键
4月26日,金冠股份发布2023年年报,报告期内,公司实现营业收入11.69亿元,与去年同期相当;实现归属于上市公司股东净利润2550.62万元,同比下降47.45%。报告期内,公司获取订单总额为16.70亿元,同比增长11.8%。报告期内,公司获取订单总额为16.70亿元,同比增长11.8%。金冠电气提到,公司主营业务主
4月24日,天津市人民政府印发天津市推动大规模设备更新和消费品以旧换新实施方案(津政发〔2024〕7号),其中提到,持续推进老旧变电设备和输配电线路改造,推动电网设施数字化、智能化升级。同时,推动能源装备更新和技术改造。支持运行服役期满发电机组实施设备更新,加快现役煤电机组节能改造和灵活
近日,国家能源局新疆监管办公室召开2024年新疆电网运行方式汇报分析会议,总结2023年新疆电网运行情况,全面梳理分析系统运行特性及面临的安全风险,研究有效控制和化解电力系统主要安全风险的措施,深入研讨新疆电力安全保供和绿色低碳转型的有效途径,为2024年电力安全生产、稳定供应和进一步扩大新
近日,安徽省发展改革委启动省级未来产业先导区创建工作,其中包含低碳能源领域。重点方向包括围绕可再生能源与核能、能源清洁高效利用、智慧综合能源等重点领域开展技术攻关及应用,重点突破新型高效太阳能电池、氢能制备及储运、燃料电池及关键部件、低成本碳捕集利用与封存等关键核心技术,促进工业
随着《十四五发展规划》等政策的推进,各行业国产化进程迅猛发展。智慧电网作为新型能源体系建设的重要支撑,更是当仁不让;各设备公司全网匹配,要求做到全国产化。金升阳作为技术引领型企业积极响应政策,关注用户所需,依托产研实力,为电力行业各细分领域提供更可靠、更高效的一站式电源解决方案为
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4月12日,2024年江宁区“向人民汇报”活动——区工信局专场举行。在深度访谈环节,区工信局就培育新质生产力、打造智能电网产业、高端装备制造业等进行发言。目前,江宁已建成智能电网、新能源(智能网联)汽车、新一代信息技术、高端智能装备等4个千亿级产业集群。作为江宁制造的一张靓丽名片,智能电
4月8日上午,中国电科院南京科研基地建设项目主体工程在江宁开发区开工,标志着这一省重大项目进入全面建设阶段,也为江宁开发区聚力打造世界级智能电网产业集群注入了强劲动力。区长黄成文、江宁开发区管委会主任王爱军、副区长周强、江宁开发区管委会副主任陈志海,中国电力科学研究院有限公司总经理
4月10日,江苏昆山印发推进绿色低碳产业高质量发展的若干政策措施(试行)(昆政办发〔2024〕25号)。其中提到,对按要求接入昆山智慧能源管理平台的重点用能单位给予每家1万元奖励。在电网保供能力许可的范围内,对采用绿电绿证交易等方式实现绿色电力占年用电量50%及以上的企业,在实施电力负荷管理
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