储能技术总结

1、能量形式和转化：电能、化学能、光能、机械能、热能主要储能技术不同形式的储能的性能分析：机械储能、储热（冷）、化学储能、电磁储能机械储能：大规模、需要地理资源、响应慢储热：系统简单、运行方便，储存能量密度较小、装置体积大化学储能：技术成熟、比能量高电磁储能：可以实现和电力系统的实时大容量能量交换和功率补偿，响应快、比功率高、成本高，维护困难储能系统的评价指标：1 .储能密度2 .储能功率：输入、输出3 .储能效率4 .储存或释放能量的周期选择储能方式应考虑的因素：1 .能量的输出、输出形态2 .储能密度3 .储能时的能量损失4 .储能期限5 .能量的输出和输出的难易程度6 .安全性7 .响应性8

2、 .经久性9 .经济性电容的定义式：C=Q/U电容和面积、被隔离的距离的公式C=£-A/nd-106(pF)超级电容器的特性：1 .比功率高（几百到几千W/Kg的功率密度）2 .大电流快充放特性好3 .电压与容量模块化4 .使用温度范围宽：40-705 .循环寿命长（10w次）6 .无污染，免维护7 .价格低超级电容器与电池的比较：1 .功率密度是锂电的数十倍，适合大电流放电2 .长寿命，充放电大于50w次，是锂电的500倍3 .充放电时间短，对充电电路要求简单4 .使用温度范围宽5 .电压与容量模块化根据储能机理，超级电容器可以分为两大类：1 .双电层电容器2 .法拉第准电容根据电

3、极材料的不同，可以分为四种：1）碳电极电容器2）金属氧化物电极电容器3）导电聚合物电极电容器4）符合材料电极电容器根据结构和电极上的反应，可以分为两类：a对称性电化学电容器b非对称性电化学电容器电容充电的能量：E=cV/2=QU/2能量密度：E=cV/2m实际能量密度约为理论的1/4（一个电极相对于另一个工作）功率密度：P=VI/2m电池和电容的CM充放电曲线的区别：2-2电春彩可屯地放心*11充电黑系的始蜗1电付件为充电!Q的由8t）HI时fW应ITI?I怅7"k再湘；frjBVi"伏看：心CYm双电层电容器的原理：是指由于正负离子在固体电极与电解液之间的界面上分别吸附，

4、造成两固体电极之间的电势差，从而实现能量的存储电解质的分类：1）水溶液电解质2）有机溶液电解质3）固体电解质电解质对电化学电容器性能的影响:1 .容量2 .内阻及充放电性能3 .操作温度范围4 .循环寿命5 .自放电性能6 .过充电、过放电行为决定电解质电导率的因素主要:1 .自由电荷、载流子、阴阳离子的浓度，取决于盐所取溶剂的溶解性2 .迁移率取决于溶解盐的电离度水溶液介质：H2SQ或KOHNaSQ优点：质子导电性高。有利于大功率，研究成熟缺点：工作电压低，温度范围低、腐蚀性强非水电解质：优点：分解电压高，有利于获得更高的能量密度、工作温度范围宽、腐蚀性小缺点：电导率低、要求密封性好、成本高

5、且对环境有污染电解质溶剂+溶质盐：有机溶剂的要求：1）惰性2）高的介电常数3）沸点高、熔点低溶质的要求：1）惰性2）容易解离正负离子常用的非水电解质：1）阳离子：季钱盐（R4N）和锂盐（Li）2）阴离子：ClO4-、BF4-、PF6-对非水电解质溶液的主要要求：1）合适的电化学窗口：电压窗口大于电容器的拟工作范围，在电压窗口内，电解质不能放电或分解2）溶剂和溶液的黏度最小3）溶质盐的溶解度最大4）离子缔合最小化，使电导率最大化5）介电常数合适、电荷数相同比电容3V和1V能量密度相差多少：电容充电的能量：E=cV/2=QU/232/1=9差9倍离子液体：全部由离子组成的液体阳离子分类：烷基季钱（

6、磷）离子、烷基取代咪唾（叱噬）离子阴离子分类：卤化盐离子、非卤化盐离子类型分类：离子型、非离子型离子液体的优点；1）呈液态的温度范围广2）化学和热稳定性好3）电位窗口宽4）导电性好超级电容器材料测试：参比电极：硫酸/硫酸汞中性/甘汞电极碱性/汞氧化汞电极超级电容器炭材料：1 .活性炭2 .炭凝胶3 .玻态炭4 .碳纳米管5 .碳化物衍生炭6 .纳米门碳7 .模版制备碳8 .生物质碳9 .石墨烯几种电极材料比较：1）活性炭：比表面积高、孔径可调、可批量生产、价格低2）炭凝胶：优点为电化学性能好、中孔发达、电导率高；不足为比表面积低、制备工艺复杂3）玻态炭：优点为不透气、机械性能好、化学性质稳定、

7、电导率高（200s/cm）、化学性质稳定缺点：固化炭化升温速率慢、制备周期长，成本高、透气率低而无法整体活化4）碳纳米管：比表面积大、微孔集中在（2-5nm）范围内，比表面利用率高。中空结构，如能使电解质溶液浸润碳纳米管内腔，电容量将明显提高活性炭分类：按原料分：1 .兽骨、血炭2 .矿物质原料3 .其他原料4 .再生性按制造法分：1 .化学法（化学药品活化法KOHNaOHZnC）2 .物理法（气体活化CQ水蒸气）按外观形状：1 .粉末状2 .颗粒（不定型圆柱形球形）3 .纤维状孔结构：大孔（50-2000nm）:使被吸附物的分子迅速进入更深处的孔介孔过渡孔（2-50nm）:过渡孔的表面积占总

8、的5%,作为吸附物质到微孔的通道微孔：（2nm）:占总面积的95%,提供很大的比表面积来吸附杂质理想炭电极材料六高，一良好”1 .比表面积高2 .堆积比重高3 .中孔率高4 .电导率高5 .纯度高6 .性价比高7 .电解液浸润性良好RF:R（凝胶间苯二酚）+F（甲醛）CNT：carbonnanotubeMWNT：multi-wallcarbonnanotubeSWNTsingle-wallcarbonnanotubeCNTarray碳纳米管阵模版法制备炭一一模版法的分类：硬模版和软模版硬模版：氧化铝、介孔沸石、纳米管、二氧化硅、分子筛软模版：表面活性剂分子聚集形成的胶团、囊泡等。硬模版的去除：

9、使用盐酸石墨烯的合成方法：1）氧化石墨还原法2）化学剥离法3）电化学剥离法4）化学气相沉积法（CVD）石墨烯的改性：1）KOH活化2）表面修饰3）参杂杂原子4）3D结构石墨烯超电石墨烯的性质：1 .导电性能2 .高比表面3 .离子导体各向异性石墨烯需要解决问题：石墨烯堆叠、团聚、离子迁移电阻、孔隙率、有效比表面几种重要的准电容：1 .吸附型欠电位沉积2 .氧化还原型3 .嵌入体系4 .阴离子的特征吸附准电容的两种主要材料：1）贵金属的电活性氧化物和水合氧化物膜（RuQ、IrO2）2）导电聚合物的氧化还原性膜（聚苯胺、聚曝吩）电化学方法形成RuQ从单层到多层的转化：在硫酸水溶液中，金属Ru或Ru

10、化基体在一定电势范围内进行循环伏安法扫描，随着持续循环的进行，Ru的氧化物膜进行累积性生长。在0.05-1.4V之间循环数百上千次之后，可形成微米厚度的膜。RuO2的CV特征：受“坏总送曼丘的K",的事耳战安"要在20-30次循环之后失去第一次循环伏安过程的特征（单层氧化物的形成与还原），形成了像大电流充放电过程一样近似矩形的循环伏安曲线图。IrO2的CV特征:国422h基体上几¥可逆生长和逐原的LO：符化物膜的B8环伏安曲线可逆电势区间仅为0.6-1.4V,0.6V以下变成导电性差的氧化膜WO3的CV特征:和3M*上电化学雅成的曲初算在1mol/LHj9O溶漉中

11、的H环伏安曲统工作范围仅为0.8VNiO震电容：0.5M/L的KOH溶液在制备Ni(OH)2过程中吐温-80的作用：包覆在新生成的Ni(OH)2颗粒表面，抑制Ni(OH)2颗粒的生长速度，使颗粒之间相互隔离，抑制团聚的发生。表面活性剂对颗粒的尺寸有很大的影响。由XRD图谱可知：随着热处理温度的升高，衍射峰的半峰宽越小，晶粒直径约大，300400500度的粒径分别问3.6nm8.7nm21.9nm.最佳的热处理温度应该是使Ni(OH)2全部转化为NiO而电活性表面积又没因为NiO晶粒的烧结而减少的温度，即300度。NiO-AC混合电容器的工作电压：比NiO对称性电容器提高4.3倍；比AC对称型电容器的工作电压提高0.5VNiO-AC混合电容器的能量密度：比NiO对称性电容器提高17.2倍，是AC对称性电容器的2.5倍MnO2的优点：1）价格低2）晶型多3）价态多