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内容大纲
《电化学储能电源设计与应用》是战略性新兴领域“十四五”高等教育教材体系——“先进功能材料与技术”系列教材之一。本教材简要介绍了电化学储能的基本原理与性能评价要素,系统讲解了铅酸电池、液流电池、锂离子电池、钠离子电池等储能电池体系的工作原理、关键电池材料的物化特性、行业标准及未来发展方向。针对市场上的典型电化学储能应用实例,介绍电化学储能电池及系统的评价要素、设计准则,并从安全与环保角度出发讨论了锂离子电池的热失控问题、生产过程污染风险、回收再利用等基础知识。
本书可作为新能源、材料科学与工程、储能科学与工程等专业本科生的教材,也可供研究生学习、从事材料和电化学储能等相关工作的技术人员参考。 -
作者介绍
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目录
1 电化学储能概论
1.1 储能技术概论
1.1.1 储能的概念及分类
1.1.2 主要储能技术
1.2 电化学储能的发展历程及现状
1.2.1 电化学储能电池的发展历程
1.2.2 电化学储能的技术发展现状
1.3 电化学储能的发展意义及未来
参考文献
2 电化学储能电池的主要类型与评价要素
2.1 电化学储能电池的组成及基本原理
2.1.1 水系电池
2.1.2 有机电解液碱金属离子电池
2.1.3 液流电池
2.1.4 其他电化学储能电池
2.2 电化学性能评价要素
2.2.1 标准电极电势与电势差
2.2.2 电池电压
2.2.3 电池的容量与能量
2.2.4 充放电效率
2.2.5 自放电率
2.2.6 电池内阻
2.3 电化学测试技术
2.3.1 电池电压及荷电状态测试
2.3.2 充放电循环测试
2.3.3 循环伏安测试
2.3.4 电化学阻抗测试
参考文献
3 电化学储能电池的关键材料
3.1 铅酸电池的关键材料
3.1.1 二氧化铅正极材料
3.1.2 铅金属负极材料
3.1.3 铅炭负极材料
3.2 镍氢电池的关键材料
3.2.1 储氢合金负极材料
3.2.2 氢氧化镍正极材料
3.3 液流电池的关键材料
3.3.1 全钒液流电池
3.3.2 铁铬液流电池
3.3.3 锌溴液流电池
3.4 锂离子电池的关键材料
3.4.1 钴酸锂正极材料
3.4.2 磷酸铁锂正极材料
3.4.3 富镍三元氧化物正极材料
3.4.4 石墨类负极材料
3.4.5 硅碳负极材料
3.4.6 固态电解质
3.4.7 隔膜材料
3.5 钠离子电池的关键材料
3.5.1 层状氧化物类正极材料
3.5.2 普鲁士蓝类正极材料
3.5.3 聚阴离子类正极材料
3.5.4 硬炭负极材料
参考文献
4 电化学储能电池的设计准则
4.1 电池的主要性能指标
4.1.1 容量与荷电状态
4.1.2 电压
4.1.3 能量与能量效率
4.1.4 功率
4.1.5 寿命
4.1.6 内阻
4.1.7 其他电池性能指标
4.1.8 储能电池体系的电池性能指标对比
4.2 电池性能评测技术
4.2.1 锂离子电池性能评测
4.2.2 全钒液流电池性能评测
4.3 电池储能系统
4.3.1 电池储能系统的基本特点
4.3.2 电池储能系统的关键设备
参考文献
5 电化学储能系统的应用场景与设计
5.1 电源侧储能
5.1.1 新能源配储并网场景与应用实例
5.1.2 火电-储能联合调频场景与应用实例
5.2 电网侧储能
5.2.1 电网侧储能的基本原理和优势
5.2.2 电网侧储能电池的选型原则
5.2.3 电网侧储能应用实例——储能电站
5.3 用户侧储能
5.3.1 用户侧储能的应用场景与工作方式
5.3.2 工商业储能系统应用场景
5.3.3 家用储能产品应用场景
5.3.4 用户侧储能应用实例——新能源汽车
5.4 分布式微电网储能
5.4.1 分布式微电网的概念和基本结构
5.4.2 储能装置对改善电能质量的作用
5.4.3 储能装置在微电网经济优化运行中的作用
参考文献
6 电化学储能系统的安全性与回收再生
6.1 电化学储能系统的安全与防护
6.1.1 电化学储能系统的安全问题
6.1.2 我国电化学储能系统的相关安全规范
6.1.3 锂离子电池的热失控与防护
6.2 电化学储能电池生产过程的环保问题
6.2.1 铅酸蓄电池生产工厂的环保问题
6.2.2 锂离子电池生产工厂的环保问题
6.2.3 生产工厂的建设排污及场地使用标准
6.3 电化学储能电池的回收与再生
6.3.1 储能电池的回收
6.3.2 储能电池的梯次利用
6.3.3 储能电池材料的再生与修复
参考文献
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