能源选择:马力是运输的早期标准。随着电力的出现,由电池驱动的电动马车出现在城市环境中,例如纽约 3 。与之前的马类似,电池也会耗尽,需要重新充电,因此出现了电池更换站。包括戴姆勒在内的发明家引入了内燃机 (ICE) 技术,包括火花点火(汽油)和压缩点火(柴油)。随着这些技术的成熟,它们迅速取代了电池供电,而早期电池组重量大、能量密度低,不利于电池供电。汽油和柴油加油速度快,能量密度高,新技术之所以盛行,是因为它使用户能够走得更远,上路更快,从而提高工作效率。
诺贝尔化学奖(2019年给予)公认的锂离子电池(LIB)技术是无化石全球电源的基础。其高度吸引人的特性,例如上等能量密度,功率密度,出色的速率能力和较长的周期寿命,使其在各种设备中有用,包括便携式电子,电动汽车,储能系统,机器人技术,军事设备,紧急系统和医疗设备[1-3]。自1991年首次亮相以来,现代Libs通过以每年7-8 WH/kg的速度提高能量密度来提高电池的性能[4]。实现“碳中立性”的普遍概念促进了锂离子电池的大量研究和开发,锂离子电池是领先的干净二次电池技术。
1 缩写:AM:增材制造;MPD:熔池深度;DED:定向能量沉积;ANN:人工神经网络;VED:体积能量密度;PID:比例-积分-微分。
与汽油汽车 (GC) 相比,电动汽车更加环保、节能且经济。然而,当前电动汽车的一个突出缺点是电池从空电状态到充满电需要很长的等待时间,而给 GC 充满电只需几分钟。在此背景下,美国能源部提出了“极限快速充电” (XFC) [2],具体要求充电时间为 15 分钟(4C 速率),以确保电动汽车的大规模普及。到目前为止,使用石墨负极和碳酸亚乙酯 (EC) 基电解质的商用 LIBs 不可能在没有锂镀层的情况下实现 XFC,因为与 Li/Li + 相比,石墨的工作电位在高倍率下很容易降至 0 V。[3] 人们进行了无数的尝试致力于石墨的结构改性以提高倍率性能,例如降低曲折度 [4] 和增加孔隙率。 [5] 然而,由于电池能量密度不可避免地会降低,这些以高功率换取低能量密度的尝试并不适合实际应用。另一方面,加速本体电解质中的 Li + 传输过程似乎是实现高动力学的有效方法 [6],而不会牺牲能量密度。低粘度的脂肪族酯 [7] 被用作
抽象的BR 2 /BR - 由于其高电位,溶解性和低成本,是流量电池中有前途的氧化还原夫妇。但是,Br - 和Br 2之间的反应仅涉及单电子转移过程,这限制了其能量密度。在此,研究了一种基于Br - /Br +的新型两电子转移反应,并通过BR +互化来实现石墨,形成溴 - 稀释岩插入化合物(BR – GIC)。与原始的BR - /BR 2氧化还原对相比,石墨中BR插入 /去干扰物的氧化还原电位高0.5V,这有可能大大增加能量密度。与电解质中的Br 2 /Br - 不同,由于石墨中的插入位点的降低,石墨中BR插入的扩散速率随着电荷态的增加而降低,并且石墨结构的完整性对于互相反应很重要。结果,电池可以连续运行300多个循环,其库仑效率超过97%,在30 mA /cm 2时的能量效率约为80%,而与Br - /Br 2相比,能量密度增加了65%。与双电子转移和高度可逆的电化学过程相结合,BR Intercalation Redox夫妇表现出非常有希望的固定能量存储前景。
对于存储的能量密度,使用低温存储所需的高真空绝缘容器会对存储系统的重量密度和体积密度产生不利影响。 LH2燃料箱的储存密度最低(1.5 kWh/L),其次是NH3(2.5 kWh/L)和LNG(3.9 kWh/L)。甲醇燃料箱的能量密度与液化天然气相当,而柴油箱的储存密度是甲醇的两倍(8.2 kWh/L)。就存储系统的成本而言,评估的解决方案可分为 3 类。低温储存成本最高,其次是氨的“轻度低温”储存。传统的甲醇或柴油储存成本最低,与液化天然气储存系统相比,成本仅为其2-5%。
• STES — 利用物质的热容量来储存热能。• 典型的例子是家用热水箱(加热水 = 储存热能)• 根据温度范围,可以是其他材料(即岩石、金属)• 温差为 25 °C 时水的能量密度 = 105 J/g(29 kWh/m 3 )• STES 优势• 发达的技术(即传统 DHWT)• 具有成本效益 — 如果是水,则储能介质的成本较低• 可以调整功率输出 — 热交换器设计的产物• 可用于大规模长期储存(大型分层水箱)• 储能效率可能很高 — 系统热损失的功能• STES 劣势• 能量密度相对较低(水的通常为 ~29 kWh/m 3 )• 家庭规模的短期储能 — 绝缘功能。
开发先进的可再生能源存储系统对于应对化石燃料使用量的增加至关重要。由于二次电池具有高能量密度和转换效率,因此优于其他储能技术(图 1)。近年来,二次锂离子电池因其在消费电子产品、医疗设备和电动汽车中的广泛使用而成为我们生活中不可或缺的一部分 [1]。然而,当前一代锂离子电池 (LIB) 在商用电动汽车中的应用受到其低能量密度(100-250 Wh kg -1 )和功率密度(250-400 W kg -1 )的限制 [2]。对于行驶里程为 500 公里的电动汽车,电池组级能量密度需要超过 350 Wh kg -1 [3]。在这方面,正在研究许多方法来通过使用高性能纳米结构电极材料来改善锂离子电池电化学的电化学性能。
摘要。带电池的电动汽车已经开始对当今的汽车行业产生重大影响。与电池制造商一起,汽车制造商正在为电动汽车开发新的电池设计,并密切关注诸如储能储能,建筑质量,安全性,FF订单和电池性能等细节。中国汽车制造商在2020年开发了Byd Blade Battery(Byd)。它是带有棱柱形细胞的磷酸锂(LFP)电池,其能量密度为165 WH / kg,能量密度包为140WH / kg。本文与其他电池模型,模型架构,指甲穿透实验的安全性以及与其他替代方案的成本比较相比,简要审查了Byd Blade电池的性能。