目錄
序
前言
第1章 鋰離子電池系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1 鋰離子電池概念 1
1.2 鋰離子電池發(fā)展簡史 2
1.3 鋰離子電池體系 3
1.3.1 正極體系 3
1.3.2 負極體系 10
1.3.3 電解質(zhì)體系 13
1.4 鋰離子電池的分類和技術(shù)特點 15
1.5 鋰離子電池系統(tǒng)簡介 17
1.5.1 鋰離子電池系統(tǒng)的組成 17
1.5.2 鋰離子電池系統(tǒng)的發(fā)展歷程 18
參考文獻 19
第2章 儲能用鋰離子電池系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀 21
2.1 鋰離子電池儲能市場 21
2.2 儲能用鋰離子電池技術(shù) 24
2.2.1 單體鋰離子電池技術(shù) 24
2.2.2 鋰離子電池模組 25
2.2.3 鋰離子電池儲能系統(tǒng) 29
2.3 儲能系統(tǒng)安全事故情況 38
參考文獻 40
第3章 儲能用鋰離子電池系統(tǒng)的指標體系與邊界條件 42
3.1 固定設(shè)施可再生能源供電系統(tǒng)指標體系 42
3.1.1 電氣性能 43
3.1.2 安全性能 45
3.1.3 循環(huán)性能 46
3.1.4 環(huán)境適應(yīng)性 51
3.1.5 使用可靠性 52
3.1.6 考慮可再生能源消納的指標體系 53
3.2 移動式供電系統(tǒng)應(yīng)用場景分析及其指標體系 54
3.3 偏遠地區(qū)場景可再生能源供電指標體系 58
3.3.1 典型偏遠地區(qū)自然環(huán)境分析 58
3.3.2 可再生能源供電系統(tǒng)應(yīng)用場景分析 60
3.4 高功率裝備應(yīng)用場景及其指標體系 61
3.4.1 高功率鋰離子電池及其電源系統(tǒng)現(xiàn)狀 61
3.4.2 儲能分系統(tǒng)的需求分析 62
3.5 大規(guī)模儲能的極端邊界條件 64
3.5.1 我國典型地區(qū)極端天氣條件調(diào)研 64
3.5.2 世界典型地區(qū)極端天氣條件調(diào)研 65
3.6 極端條件對電池影響的模擬仿真研究及其邊界條件確定 67
3.6.1 基本模型理論 68
3.6.2 建模流程 72
3.6.3 常規(guī)/極端環(huán)境下界面副反應(yīng)特性及仿真模型 74
參考文獻 77
第4章 鋰離子電池性能衰減機制與抑制策略 78
4.1 正極性能衰變 79
4.1.1 磷酸鐵鋰正極性能衰變 79
4.1.2 其他正極性能衰變 91
4.2 負極性能衰變 95
4.2.1 石墨負極性能衰變 96
4.2.2 鈦酸鋰負極性能衰變 99
4.3 非活性物質(zhì)性能衰變 100
4.3.1 隔膜性能衰變 100
4.3.2 集流體性能衰變 101
4.4 表征電池材料衰減的先進研究手段 102
4.5 全電池性能衰減 104
4.5.1 電解液對衰變特性影響 105
4.5.2 電極設(shè)計對衰變特性的影響 106
4.5.3 電池結(jié)構(gòu)設(shè)計對性能衰減的影響 107
4.6 電池工作條件對衰變的影響 109
4.6.1 溫度的影響 109
4.6.2 SOC的影響 111
4.6.3 電流的影響 112
4.7 電池系統(tǒng)的老化機理 113
4.8 本章小結(jié) 115
第5章 鋰離子電池的熱特性與安全性 116
5.1 鋰離子電池的安全特性 116
5.1.1 電池的燃燒三角與熱失控演變 118
5.1.2 機械濫用及其熱失控演變 119
5.1.3 電濫用及其熱失控演變 126
5.1.4 熱濫用與熱失控演變 127
5.2 電池熱安全技術(shù)策略 129
5.2.1 降低單體級熱失控危險的對策 131
5.2.2 減少系統(tǒng)級的熱失控蔓延 136
第6章 鋰離子電池及其系統(tǒng)的失效與失控 140
6.1 鋰離子電池失效機理 140
6.1.1 鋰離子電池失效的表現(xiàn) 140
6.1.2 鋰離子電池失效常見的分析方法 144
6.2 鋰離子電池熱失控機理 146
6.2.1 鋰離子電池的熱失控過程 146
6.2.2 鋰離子電池的熱失控蔓延 147
6.2.3 鋰離子電池熱失控的關(guān)鍵參數(shù) 148
6.3 鋰離子電池系統(tǒng)的失效與失控 150
6.3.1 鋰離子電池系統(tǒng)的組成 150
6.3.2 鋰離子電池系統(tǒng)的安全分析 150
6.4 本章小結(jié) 152
第7章 儲能用鋰離子電池管控技術(shù) 153
7.1 電池組高可靠性電池管理系統(tǒng)及主動均衡技術(shù) 153
7.1.1 關(guān)鍵技術(shù) 153
7.1.2 研究方向 154
7.2 電池組高性能健康狀態(tài)評估技術(shù) 155
7.2.1 關(guān)鍵技術(shù) 156
7.2.2 研究方向 157
7.3 電池組高效熱控及精準防護技術(shù) 159
7.3.1 關(guān)鍵技術(shù) 160
7.3.2 研究方向 162
7.4 智能化安全狀態(tài)預(yù)警與控制技術(shù) 162
7.4.1 關(guān)鍵技術(shù) 163
7.4.2 研究方向 165
7.5 高壓電池組高效率柔性成組技術(shù) 166
7.5.1 關(guān)鍵技術(shù) 167
7.5.2 研究方向 170
7.6 電池組低溫加熱技術(shù) 171
7.6.1 關(guān)鍵技術(shù) 171
7.6.2 研究方向 172
參考文獻 173
第8章 鋰離子電池壽命預(yù)測及系統(tǒng)可靠性評估 175
8.1 電池單體健康狀態(tài)估計與延壽技術(shù) 175
8.1.1 電池性能退化機理 175
8.1.2 電池容量衰退模型 178
8.1.3 電池健康狀態(tài)評估 180
8.1.4 電池壽命預(yù)測 181
8.1.5 電池延壽技術(shù) 185
8.2 電池組系統(tǒng)可靠性評估 185
8.2.1 電池組系統(tǒng)容量衰減機理 185
8.2.2 電池系統(tǒng)可靠性建模與分析 186
8.2.3 電池系統(tǒng)可靠性提升技術(shù) 189
8.3 總結(jié)與展望 193
第9章 鋰離子電池儲能系統(tǒng)災(zāi)害預(yù)警與防控技術(shù) 195
9.1 儲能系統(tǒng)災(zāi)害預(yù)警概念 195
9.2 儲能系統(tǒng)熱失控演化過程 196
9.2.1 電池內(nèi)部反應(yīng)時序規(guī)律 197
9.2.2 特征溫度規(guī)律 197
9.2.3 熱失控產(chǎn)氣規(guī)律 198
9.2.4 內(nèi)短路機理 199
9.3 儲能系統(tǒng)熱失控災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù) 199
9.3.1 儲能系統(tǒng)熱失控監(jiān)控預(yù)警信號 200
9.3.2 儲能系統(tǒng)熱失控災(zāi)害預(yù)警技術(shù) 201
9.3.3 儲能系統(tǒng)熱失控災(zāi)害防控技術(shù) 204
9.4 本章小結(jié) 206
第10章 電池儲能系統(tǒng)創(chuàng)新消防技術(shù) 207
10.1 電池儲能系統(tǒng)消防滅火需求 207
10.2 電池儲能系統(tǒng)消防滅火技術(shù) 210
10.2.1 傳統(tǒng)滅火劑在鋰離子電池火災(zāi)中的應(yīng)用 210
10.2.2 新型滅火劑在鋰離子電池火災(zāi)中的應(yīng)用 212
10.2.3 氣液復(fù)合滅火方式在鋰離子電池火災(zāi)中的應(yīng)用 215
10.3 電池儲能系統(tǒng)消防設(shè)計 216
10.3.1 總體設(shè)計 218
10.3.2 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計 219
10.3.3 滅火系統(tǒng)設(shè)計 219
10.3.4 控制邏輯設(shè)計 219
10.4 本章小結(jié) 221
第11章 鋰離子電池儲能系統(tǒng)測試評價技術(shù) 223
11.1 儲能用鋰離子電池測試評價技術(shù) 223
11.1.1 儲能用鋰離子電池單體測試評價技術(shù) 223
11.1.2 儲能用鋰離子電池模塊測試評價技術(shù) 233
11.1.3 儲能用鋰離子電池簇測試評價技術(shù) 236
11.2 儲能系統(tǒng)測試評價技術(shù) 238
11.2.1 電網(wǎng)適應(yīng)性測試評價技術(shù) 238
11.2.2 功率控制測試評價技術(shù) 241
11.2.3 過載能力測試評價技術(shù) 248
11.2.4 低電壓穿越測試評價技術(shù) 248
11.2.5 高電壓穿越測試評價技術(shù) 252
11.2.6 電能質(zhì)量測試評價技術(shù) 253
11.2.7 保護功能測試評價技術(shù) 255
11.2.8 充放電響應(yīng)、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換時間測試評價技術(shù) 257
11.2.9 額定能量、額定功率能量轉(zhuǎn)換效率測試評價技術(shù) 259
11.3 本章小結(jié) 261