下一步是将能量需求从 kWh 转换为电池安培小时 (Ah),因为这是通常测量电池存储容量的方式。使用上面的负载曲线和 48 Vdc 标称电池组,将 21,500 Wh 除以 48 Vdc。结果 448 Ah 是此应用的最小电池组尺寸。由于能量需求基于 24 小时速率,因此应使用相同 24 小时放电速率的电池 Ah,因为电池容量 (Ah) 将根据放电速度而变化(见下表)。使用下表中列出的 OutBack 电池,两串 EnergyCell 220GH 电池(每串串联四个 12 Vdc 电池)可用于总共 432 Ah,略低于我们的估计值。如果我们想更保守一点,那么我们可以选择使用三串 EnergyCell 170RE 电池,总共 471 Ah。
抽象的热量存储(TES)是存储和调度能量并剃须电动负载的有前途的解决方案,从而降低了HVAC系统的运行成本。我们使用与空调集成的相位变换材料(PCM)提出了TES系统的结果。所提出的系统使用有机PCM(四烷)封装在压缩的扩展的自然石墨泡沫中,称为相变复合材料。石墨泡沫封装了PCM,消除了对昂贵的存储容器的需求,降低安装成本并提供更高的导热率,从而导致电荷/放电速度更快。两个蛇形,多通电路,作为热源和水槽运行,往返相变复合材料的热量。这两个电路嵌入该材料的多个平板中。“电荷”电路包含直接耦合到蒸气压缩系统的制冷剂,并且“排放”电路从气流中去除热量,并通过水 - 甘油液液体偶联将其释放到PCM复合材料中。这种配置允许多种操作模式,具体取决于热量存储模块的充电状态,建筑物空调负载以及当前的电力和需求费。此灵活操作允许无需具有可变容量制冷系统的可变空气容量控制。,我们开发了21 kW-hr(6 RT-HR)原型TES系统,并加上商用空调器,以表征组件和系统级的性能。
该氧化还原反应对应的理论容量约为 890 mAh·g −1 [1-4]。然而,与硅和锡材料类似,TMO 电极的储锂反应在锂化-脱锂过程中会伴随着较大的体积变化[1-4,6],但其体积变化不太显著[1]。这可能会导致电极粉碎,随后活性材料会从集流体上脱落。此外,Co 3 O 4 电极材料的离子和电子电导率较低,导致其充电/放电速度相对较慢[2,4]。为了克服上述缺点,已经提出了一些策略。其中一种方法是形成由 Co3O4 和不同材料组成的复合材料,包括碳基材料,例如石墨烯[7,8]、碳纳米管[9]、碳涂层[10]、竹荪衍生的碳[11]或其他过渡金属氧化物[12]。这种方法通常可以提高电导率,有时还可以减轻体积变化的影响。然而,同时会导致 Co3O4 容量下降。另一种策略与合成程序有关,该合成程序可以生产具有各种形状和形貌的纳米级 Co3O4 材料。已证实,当 Co3O4 材料具有小尺寸或适当的孔径分布和形貌(例如多孔或分级结构)或这两种特征的结合时,其电化学性能会得到改善[3,4]。到目前为止,已经提出了不同的合成方法,包括溶胶-凝胶法[4,6,13-15]、溶胶-电纺丝技术
为了应对电动汽车行业目前和未来的增长,发展大规模、可靠和高效的锂离子电池回收行业对于确保嵌入贵重金属的循环性和确保技术的整体可持续性至关重要。正在开发的主要回收程序之一是基于湿法冶金。作为锂离子电池进行此过程之前的预处理步骤,必须将其停用以防止所含电能不受控制地释放。此停用步骤通常通过将电池深度放电至 0.0 V 来完成,而不是通常的 3.0 V 左右的下限。通常,深度放电是通过连接电阻或浸入盐溶液中来完成的。然而,由于放电电流与端电压成比例降低,这个过程可能非常慢,特别是如果要防止相当大的反弹电压。这项工作探讨了在放电速度、有效性和安全性方面更快放电程序的可行性。所提出的程序需要使用可控负载以恒定电流进行深度放电,然后立即施加外部短路。恒定电流放电期间的 C 速率会发生变化以研究其影响。短路施加于 0.0 V 或 1.0 V 的端电压。通过实验评估这两个工艺步骤的安全性。审查的主要安全风险是温度升高和随后的热失控风险,以及由于压力增加和膨胀导致电解质泄漏的风险。在实验工作中,两种类型的大尺寸方形 NMC811 电池从 0% 的 SoC 开始深度放电。实验仅限于单个电池。发现在 0% SoC 的固定电池中,深度放电区域可额外获得 4% 的额外容量。根据温度测量和文献综述,热失控风险评估为低。为了研究压力的上升,测量了所有电池的厚度,并测量了三个样品的原位压力。电解质泄漏风险评估为低。放电程序结束后一周内跟踪回弹电压和电池厚度。短路 30 分钟后,所有电池的回弹电压接近 2.0 V,但需要稍长的短路持续时间才能可靠地达到此阈值。总程序时间比其他放电程序短得多,同时仍然保持安全。
由于人们对便携式能源设备的兴趣日益浓厚,储能变得比以往任何时候都更加重要。二元过渡金属氧化物 (BTMO) 因其出色的结构稳定性、改进的电子电导率和更大的可逆容量而作为潜在的新型储能材料受到了广泛关注。[1] 近年来,人们进行了大量研究来调查和开发柔性储能系统,主要目的是将柔性电子产品应用于柔性显示器、便携式电子产品、电子传感器、电源备份、移动电话、笔记本电脑等设备。现有的可充电储能市场主要由具有高灵活性、高能量密度和高功率密度的电化学储能系统的设计和生产主导。[2] 由于其快速的充放电速率、高功率密度和出色的循环性,超级电容器 (SC) 是各种应用中最有前途且发展最快的存储设备。[3]为了部分替代化石燃料,过去 10 年来,人们付出了巨大努力来利用可再生能源,如热能、太阳能、风能和潮汐能。这些交替可再生能源的广泛使用必须借助强大的储能系统来实现。[4][5][6] 超级电容器因其快速的充电和放电速度、可逆性、安全性、延长的循环寿命、高功率密度和环保性而引起了广泛关注。[7] 超级电容器优于其他储能技术,包括长寿命、快速充电和放电、高功率密度、快速充电存储和高能量密度。这些特性使超级电容器成为燃料电池、传统可充电电池和电容器的补充。[8] 超级电容器类别包括由各种储能技术产生的电双层电容器 (EDLC) 和伪电容器。EDLC 通过电极/电解质界面处的静电吸附/解吸来存储电荷。由于碳纳米管 (CNT)、石墨烯、碳气凝胶和活性炭具有较大的比表面积和优异的导电性,因此经常用于 EDLC。[9]研究人员希望创造具有高功率输出、长寿命和快速充电时间的设备,他们对开发可持续的电化学能量转换和存储解决方案很感兴趣,以满足日常生活中日益增长的电力需求。[10]由于其增强氧化还原化学的能力,BTMO 引起了人们对超级电容器进步的极大兴趣。[3]由于二元金属氧化物具有很高的理论比电容,它们作为超级电容器电极材料受到了广泛关注,例如 ZnFe2O4/rGO 复合材料,[11] NiCo 2 O 4 ,[12] CoV 2 O 6 ,[13] BiVO 4 /PANI 复合材料[14] 和 NiCo 2 S 4 。[15]。与单一过渡金属氧化物相比,BTMO 通常具有更高的比表面积、不同的氧化还原电位和优异的电导率,这些特性有利于实现良好的电化学性能。[16,17,18]。由于其优异的导电性和大的表面积,最近的研究集中在使用二元金属氧化物材料或二元金属氧化物纳米复合材料作为超级电容器应用的电极材料,如图 1 所示。制造二元金属氧化物的方法有很多,包括水热法、溶剂热法、微波辅助法、超声波处理和绿色技术。在这些选项中,大多数用于电容器的 BTMO 或 BTMO 纳米复合材料都是通过化学氧化和热反应过程沉淀制成的。这里我们介绍了用于电化学超级电容器电极的 BTMOs 和 BTMOs 纳米复合材料研究的最新进展。