《新能源材料与器件》课件-任务3 新型储能器件设计

模块四

电化学能源材料与器件任务3新型储能器件设计知识目标:掌握新型储能器件的基本知识、工作原理及其特性；了解储能器件的制造技术，掌握典型器件的基本结构。能力目标:能够根据给定条件确定关键参数，设计出合理的典型器件。

素质目标：1.学会清晰地表达设计思路与结果，撰写技术报告和展示。。2.激发对新技术和材料探索的兴趣，关注新型储能器件领域的最新研究和发展动态。

任务3新型储能器件设计新型储能器件设计设计1.设计目的1.掌握新型储能器件的基本知识、工作原理及其特性；2.了解储能器件的制造技术，掌握典型器件的基本结构；3.掌握电化学储能器件的设计方法、系统的组成；4.能够根据给定条件确定关键参数，设计出合理的典型器件；1.新型储能器件概述新型储能器件设计设计2.设计原理锂离子电池是一种兼具高能量密度和高功率密度，同时不失优异的循环稳定性的储能器件。同样，超级电容器也因为其优点而备受关注。然而传统的锂离子电池和超级电容器都是刚性的，而且实际应用的锂离子电池质量较大，同时二者的电极制备也都是采用活性材料、导电剂、黏合剂混合涂干燥压片的方法，容易造成电极材料和集流体分离，影响电化学性能，甚至剥落的电极材料会渗透分离导致短路和热流失，从而产生严重的安全隐患。新型储能器件设计设计2.设计原理2.新型储能器件的分类及工作原理（1）锂离子电池。锂离子电池是一种可充电电池，由三个部分组成：正极、负极、电解质。（2）超级电容器。超级电容器是一种新型的电能存储器件。新型储能器件设计设计2.设计原理（1）储能器件在交通运输领域的应用新一代的锂离子电池因其无污染、少污染、能源多样化的特征在电动车、电动汽车等行业得到了大力的发展，如下图。图1：储能器件在交通运算领域的应用3.新型储能器件的应用（2）储能器件在家用电子设备领域的应用储能器件有着轻便、环保等优点，家用电子设备中，手表、CD唱片、移动电话、MP3、照相机、摄影机、各种遥控器、剃须刀、手枪钻、儿童玩具等都广泛地使用储能器件。，如下图。图2储能器件在家用电子设备领域的应用新型储能器件设计设计2.设计原理（3）储能器件在照明设备领域的应用储能器件在照明领域常常作为应急电源使用，如下图。图3储能器件在照明设备领域的应用新型储能器件设计设计2.设计原理（4）储能器件在国防领域的应用

在国防军事领域，储能器件涵盖了陆（单兵系统、陆军战车、军用通信设备、机器人战士）、海（潜艇、水下机器人）、空（战机、无人战机）、天（卫星、飞船）等诸多领域，逐渐成为现代和未来军事装备不可或缺的重要能源，如下图。新型储能器件设计设计2.设计原理（5）储能器件在智能电网及储能系统的应用

智能电网的发张离不开新的关键技术支撑，电池储能作为一种快速灵活的能量方式，日渐走向成熟，并成为新一代智能电网的关键性技术，如下图所示。新型储能器件设计设计2.设计原理（6）储能器件在航天航空领域的应用

神州七号伴随卫星曾开创载人航天首次使用锂电的历史，而天舟一号电池分系统则采用了3机组锂离子蓄电池组，如下图所示。新型储能器件设计设计2.设计原理新型储能器件设计设计3.设计训练要求1.主要设计内容基于电池系统（锂、钠、钾、锌、锂硫、锂空等）的设计（1）设计一种电池结构以改善金属负极枝晶生长的问题；（2）设计一种可穿戴的柔性电池；（3）设计一种拥有良好界面接触的固态电池；（4）设计一种电极材料的微观结构提高电解液-电极的接触面积；。。。。。。新型储能器件设计设计3.设计训练要求1.主要设计内容基于超级电容器系统的设计（1）设计一种电极材料结构减轻电极在充放电过程中的体积变化；（2）设计一种具有良好导电性的混合型超级电容器；。。。。。。新型储能器件设计设计3.设计训练要求2.设计要求（1）设计分小组进行，每个小组2-4人，从设计任务题目中任选1题或者自主选题。（2）按照分配的设计任务，独立思考，按时完成课程设计报告书（说明书/使用书）及图纸。（3）设计报告书字数要求：2000-3000字。新型储能器件设计设计