储能技术-储能材料-新能源材料-锂电池储能.ppt

储能技术与应用一.能源概况1.1化石能源现状——能源及环境的可持续发展面临挑战石油如何满足？CO2大量排放带来的最直接危害——温室效应！从左图大气CO2浓度随年代的变化及其在全球的分布图可以看出：
很明显，近20年来，CO2的浓度上升迅速非常迅速，2010年将接近550ppm。
而且，主要分布在美国和中国所在的北半球高纬度60-80度处。表3全球各国CO2排放量比较排行在北京、上海等大城市，空气污染的60%来自汽车排放
二氧化碳的全球排放量中，中国居第二1.2新能源（1）太阳能（2）风能风能的缺点：
在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；
必须等待储能技术发展。（3）生物质能（4）地热1.3能的定义能量的存在形式：
机械能（风能、潮汐能）
内能（地热等）
电能
化学能
原子能
电磁能宏观物体的机械运动——机械能
（动能、位能和压力能）；
分子运动——热能；
原子运动——化学能；
带电粒子的定向运动——电能；
光子运动——光能电磁能Electro-magneticenergy：
彼此相互联系的交变电场和磁场所具有的能量，是电场能和磁场能的总和。

由于电磁场对电荷有洛伦兹力作用，所以电磁能可以通过场对运动电荷作功而与其他形式能量（如热能、机械能等）相互转化，电磁能也能从空间一处传播到另一处能量的单位供电稳定储能技术的功率等级及技术成熟度2.2储能方式2.2.1机械储能飞轮储能1999年欧洲UrencPower公司利用高强度碳纤维和玻璃纤维复合材料制作飞轮，转速为42000rad/min，2001年1月系统投入运行，充当UPS，储能量达到18MJ飞轮储能的主要优点有：
1)储能密度高：比超导磁储能、超级电容器储能和一般的蓄电池都要高。以目前的最好的碳素纤维复合材料来说，这种材料的飞轮转子可以承受的最大线速度达到1000m/s以上，储能密度可达到230Wh/kg。
2)充放电时间短，且无过充放电问题：飞轮储能充电只需要几分钟，而不像化学电池需要几个小时的充电时间。
3）寿命长：飞轮储能系统的寿命主要取决于其电力电子的寿命，一般可达到20年左右。飞轮储能技术广泛应用的主要瓶颈：

a)技术成本相对于蓄电池来说比较高；

b)轴承材料还有待进一步的突破；

c)自放电现象很严重。抽水储能目前为止，美国和西欧经济发达国家抽水储能机组容量占世界抽水蓄能电站总装机容量55%以上世界上第一个商业化CAES电站为1978年在德国建造，装机容量为290MW，换能效率77%。
2009年被美国列入未来十大技术弹性储能液压储能2.2.2化学储能化学储能的原理
所谓化学储能就是利用化学反应储存电能，或者说将电能与化学能相互转化以实现存储电能的目的。
化学储能的装置就是可充放电电池，或二次电池。电池的发展历史
一次电池
1、1799年，（意大利）伏打电堆问世；
2、1836年，（英国）丹尼尔电池，硫酸电解质，无极化，放电平稳。
3、1865年，（法国）勒克朗锌锰电池，1887年，英国人赫勒森采用糊状电解液，得到干电池。二次电池
1、1859年，法国人普朗泰发明铅酸电池；
2、1899年，镍镉电池
3、1976年，菲力普研究院发明镍氢电池
4、1970年代，M.S.Whittingham采用金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。
5、1982年，R.R.Agarwal和J.R.Selman锂离子电池。
6、1991年，日本索尼公司将锂离子电池商业化。化学储能——铅酸电池襄樊驼峰电池生产设备铅酸电池特点
优点：
1寿命长
2价格低
3可以大电流放电
缺点：
1铅的污染
2能量密度低，也就是说过于笨重化学储能——镍系电池镍镉电池优缺点镍氢电池——镍氢电池是有氢离子和金属镍合成。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。优点：
1、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染
2、镍氢电池能量密度比镍镉电池大二倍
缺点：
1轻微记忆效应
2镍氢电池串连电池组的管理问题比较多，一旦发生过充电以后，就会形成单体电池隔板熔化的问题，导致整组电池迅速失效。所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。
人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。锂离子电池优缺点化学储能——液流电池液流储能电池是一类适合于固定式大规模储能（蓄电）的装置，相比于目前常用的铅酸蓄电池、镍镉电池等二次蓄电池，具有功率和储能容量可独立设计（储能介质存储在电池外部）、效率高、寿命长、可深度放电、环境友好等优点，是规模储能技术的首选技术之一。全钒液流电池——钒氧化还原液流电池是以钒离